Родился 26 сентября (8 октября) 1823[4] в селе Надеждино (Куроедово) Белебеевского уезда Оренбургской губернии (ныне — Белебеевский район Башкирии). Третий сын писателя Сергея Тимофеевича Аксакова. Через три года после его рождения семья переехала в Москву. Начальное образование получил дома; известно, что в 10-летнем возрасте он уже читал газеты. Дальнейшее образование получил в Санкт-Петербурге, в только что основанном тогда Училище правоведения (1836—1842).Определением Оренбургского дворянского депутатского собрания от 20 июня 1840 года вместе с братьями Константином, Григорием и Михаилом был внесён в VI часть дворянской родословной книги Оренбургской губернии. В 1842 году И. С. Аксаков вернулся в Москву и 18 июня, в чине титулярного советника, занял должность помощника секретаря во II отделении 6-го уголовного департамента Сената.
В марте 1857 года представил Географическому обществу свой статистический труд и уехал за границу. И. С. Аксаков провёл в заграничном путешествии, главным образом по славянским землям; лично знакомился с выдающимися политическими и литературными деятелями западного и южного славянства. В середине 1861 года возвратился в Москву и добился разрешение издавать еженедельную газету «День».12 января 1866 года состоялось бракосочетание И. С. Аксакова с дочерью поэта Ф. И. Тютчева — фрейлиной Анной Фёдоровной Тютчевой. Венчание состоялось в Георгиевской на всполье в Кудрине церкви в Москве (в Георгиевском переулке). Первый год супружества Аксаков посвятил исключительно семье. С 1 января 1867 года Аксаков начал издавать новую ежедневную газету «Москва». Она выходила до 21 октября 1868 года. В 1872—1874 годах — председатель Общества любителей российской словесности. В декабре 1878 года И. С. Аксаков возвратился в Москву, но к общественной деятельности приступил, однако, не раньше конца 1880 года, когда, благодаря графу М. Т. Лорис-Меликову, ему удалось получить разрешение на издание еженедельной газеты «Русь». Газета начала выходить с 15 ноября 1880 года и просуществовала по день смерти И. С. Аксакова, с полугодовым перерывом в 1885 году, по случаю болезни редактора. В 1883 году «Русь» была преобразована в двухнедельное издание, и два года выходила в этом преобразованном виде. Весной 1885 года, утомлённый душевно и физически, Иван Сергеевич приостановил своё издание и провёл несколько месяцев в Крыму. Он отдохнул там, но не излечился, — у него была болезнь сердца, от которой он и умер 27 января (8 февраля) 1886 года в Москве. Похоронен в Сергиевом Посаде, на территории Свято-Троицкой Сергиевой Лавры, близ Успенского собора.