Родился 18 июня 1812 г. (6 июня 1812 г. по ст. ст.) в г. Симбирске Симбирской губернии Российской империи (ныне г. Ульяновск, Ульяновская обл., РФ) в зажиточной купеческой семье. Его отец - Александр Иванович Гончаров (1754-1819), был владельцем свечного завода. Кроме Ивана в семье росли еще трое детей: Николай, Анна и Александра. После смерти Александра Гончарова их воспитывала мать - Авдотья Матвеевна (в девичестве Шахторина; 1785-1851) и крестный отец - Николай Николаевич Трегубов, отставной моряк.
В 1820-1822 гг. Иван Гончаров учился в частном пансионе Екатерины Хованской в Симбирске, в 1822-1830 гг. - в Московском коммерческом училище вместе со старшим братом Николаем.
В 1830 г. по просьбе Ивана Гончарова, который хотел заниматься словесностью, а не коммерцией, его мать подала прошение об отчислении сына из училища и лишении его купеческого звания. Гончаров начал готовиться к поступлению в Московский университет. В 1831 г. он с отличием сдал вступительные экзамены и был принят на словесное отделение. В одно время с ним в университете учились Александр Герцен, Виссарион Белинский, Николай Огарев, Михаил Лермонтов, Иван Тургенев и другие будущие известные литераторы.
В 1834 г. он закончил Московский университет и вернулся в родной город, где занял должность секретаря губернатора Симбирской губернии Александра Загряжского.
В 1835 г. Иван Гончаров переехал в Петербург. Работал переводчиком иностранной переписки в департаменте внешней торговли министерства финансов. Подрабатывал частными уроками латыни и русской словесности, в числе его учеников были, в частности, старшие сыновья живописца Николая Майкова Аполлон и Валериан, в будущем - русские литераторы.
В доме Майковых Гончаров познакомился с Федором Достоевским, Николаем Некрасовым, другими писателями и художниками. Постепенно он начал серьезно заниматься литературным творчеством. Первые рассказы, очерки и стихи были опубликованы в альманахах "Подснежник" и "Лунные ночи", которые выпускались в литературно-художественном салоне Майковых.
В середине 1840-х гг. Иван Гончаров приступил к работе над своим первым романом "Старики", но не закончил его, а рукопись уничтожил.
В 1844 г. он начал писать роман "Обыкновенная история" о жизни провинциального молодого дворянина Александра Адуева. В основу сюжетной линии лег конфликт между идеализмом и практицизмом, между патриархальными и западноевропейскими взглядами, который автор представил как типичную коллизию русского общества. Весной 1847 г. роман был опубликован в журнале "Современник", спустя год вышел отдельным изданием. "Обыкновенная история" принесла Гончарову известность, признание читателей и критиков. По словам Виссариона Белинского, талант прозаика проявился в том числе в "совершенном отсутствии семинаризма, литературщины и литераторства, от которых не умели и не умеют освобождаться даже гениальные русские писатели".
В 1848 г. в "Современнике" была опубликована одна из глав будущего романа Ивана Гончарова "Обломов".
С октября 1852 г. по август 1854 г. в качестве секретаря вице-адмирала Ефимия Путятина Гончаров участвовал в экспедиции в Японию на военном фрегате "Паллада". Побывал в Англии, Южной Африке, Индонезии, Японии, Китае, на Филиппинах, на островах и архипелагах Атлантического, Индийского и Тихого океанов. В 1854 г. высадился на берегу Охотского моря и сухопутным путем через всю Россию вернулся в Петербург в феврале 1855 г. В экспедиции Гончаров вел путевой журнал, материалы которого легли в основу цикла очерков, печатавшихся в "Морском сборнике", "Современнике" и "Русском вестнике". В 1858 г. очерки вышли отдельной книгой "Фрегат "Паллада", которая стала крупным событием в русской литературе того времени.
В 1855 г. Иван Гончаров вернулся на службу в департамент Минфина.
В 1856 г. поступил на должность цензора в Петербургский цензурный комитет. Одновременно в 1857-1858 гг. преподавал русскую словесность цесаревичу Николаю Александровичу, старшему сыну императора Александра II.
В 1859 г. был опубликован второй роман писателя - "Обломов". Критики признали это произведение выдающимся художественным явлением, а главного героя - Илью Ильича Обломова - типичным воплощением русского национального характера. Появился термин "обломовщина" для обозначения личностного застоя, апатии и лени.
В 1860 г. Иван Гончаров стал членом-корреспондентом Академии наук по отделению языка и словесности.
В 1862-1863 гг. был главным редактором правительственной газеты "Северная почта".
С 1863 г. служил в Совете по делам книгопечатания, с 1865 г. - в совете Главного управления по делам печати. В качестве цензора курировал ряд периодических изданий, в том числе журналы "Современник" и "Русское слово". Резко выступал против нигилизма - идеологии, которой придерживалась наиболее радикальная часть т. н. поколения шестидесятников (разночинцы), заявлявшая о разрыве с дворянским наследием дореформенной России и отказе от привычных ценностей, в том числе духовных.
В декабре 1867 г. Иван Гончаров вышел в отставку по состоянию здоровья в чине действительного статского советника.
В том же году был избран действительным членом Общества любителей российской словесности при Московском университете (с 1885 г. - почетный член).
После ухода с государственной службы продолжил работу над романом "Обрыв", который задумал еще в 1849 г. Роман был опубликован в 1869 г. в журнале "Вестник Европы". Однако многие расценили его как самое неудачное сочинение писателя. Как и в двух предыдущих своих романах, Гончаров описывал дореформенную жизнь в Российской империи, но из-за долгой работы книга утратила актуальность для современников. Критики называли ее несвоевременной и тяжеловесной. Вместе с тем романы Гончарова составили трилогию о жизни русского общества 1840-1860-х гг., до реформ Александра II.
"Обрыв" стал последним крупным художественным произведением Ивана Гончарова. В последующие годы он написал несколько очерков, рассказов, статей, мемуаров (некоторые из них были опубликованы посмертно). По приглашению великого князя Константина Николаевича преподавал его детям русскую словесность.
В январе 1891 г. вышел очерк Гончарова "По Восточной Сибири. В Якутске и Иркутске", в июле - "Май месяц в Петербурге". Среди других произведений - "Литературный вечер" (1880), "Заметки о личности Белинского" (1881), "В университете" (1887), "На родине" (1888), "Слуги старого века" (1888). Кроме того, Иван Гончаров выпустил критические статьи "Мильон терзаний" (1872) о комедии Александра Грибоедова "Горе от ума" и "Лучше поздно, чем никогда" (1879) о собственном романе "Обрыв", которые считаются одними из лучших образцов литературно-критического жанра в русской литературе.
В последние годы жизни писатель часто болел, ослеп на один глаз. В сентябре 1891 г. он сильно простудился и спустя несколько дней - 27 (15) сентября 1891 г. - скончался от воспаления легких. Иван Гончаров был похоронен в Александро-Невской лавре в Санкт-Петербурге, в 1956 г. прах писателя перезахоронен на Литераторских мостках Волковского кладбища.
Памятники и мемориальные доски в честь Ивана Гончарова установлены в гг. Ульяновске, Димитровграде (Ульяновская обл.), в Марианске-Лазне (Чехия). Именем писателя названы улицы в Ульяновске, Брянске, Иркутске, Калининграде, Москве, Новороссийске, Пензе, Саранске, Уфе, Симферополе и др. российских городах, а также в Алма-Ате (Казахстан), Юрмале (Латвия), Мариуполе и Запорожье (Украина) и др.
В Ульяновске открыт историко-литературный музей писателя, его имя присвоено областному драматическому театру, центральной городской библиотеке, областному краеведческому музею. Здесь проводятся ежегодные Гончаровские чтения. В 2005 г. создан Культурный фонд им. И. А. Гончарова. В 2006 г. учреждена Всероссийская литературная премия им. И. А. Гончарова.
В 1997 г. Институт русской литературы РАН выпустил полное собрание сочинений и писем писателя в 20-ти томах.