Родился 12 февраля 1941 г. в селе Дмитряшевка Хлевенского района Воронежской области (ныне в Липецкой обл.).
В 1964 г. окончил Воронежский государственный медицинский институт (ныне Воронежский государственный медицинский университет им. Н. Н. Бурденко).
Доктор медицинских наук. В 1967 г. защитил кандидатскую диссертацию по теме "Ультраструктура компонентов нейросекреторной системы при радиационном поражении", в 1976 г. - докторскую диссертацию по теме "Нейроэндокринная функциональная система: онто- и филогенетический, радиационный аспекты". Профессор (1987).
В 1991 г. был избран членом-корреспондентом Академии медицинских наук СССР (АМН СССР; впоследствии Российская академия медицинских наук, РАМН), в 1994 г. - академиком РАМН. В 2003 г. избран академиком Российской академии наук (РАН) по Отделению биологических наук (специальность - физиология, эндокринология). В настоящее время – член Отделения медицинских наук РАН (секция клинической медицины).
В 1964-1972 гг. - аспирант, младший научный сотрудник лаборатории нейроэндокринологии и группы эндокринологии Института медицинской радиологии АМН СССР (ныне Медицинский радиологический научный центр им. А. Ф. Цыба - филиал Национального медицинского исследовательского центра радиологии Минздрава РФ; г. Обнинск, Калужская обл.).
В 1973-1982 гг. - старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной эндокринологии Института экспериментальной и клинической онкологии АМН СССР (ныне Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н. Н. Блохина Минздрава России; Москва).
В 1982-1988 гг. - профессор кафедры факультетской терапии 1-го лечебного факультета Первого Московского медицинского института (ныне Первый Московский государственный медицинский университет) им. И. М. Сеченова. В 1988-2013 гг. был первым заведующим кафедрой эндокринологии, образованной на том же факультете.
В 1988 г. стал директором Всесоюзного эндокринологического научного центра АМН СССР (ныне Национальный медицинский исследовательский центр, НМИЦ, эндокринологии Минздрава РФ; Москва), который был организован на базе Института экспериментальной эндокринологии и химии гормонов АМН СССР. С октября 2018 г. по н. в. - президент НМИЦ эндокринологии.
С 2006 г. и до упразднения ведомства 2008 г. занимал должность руководителя Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи (Росмедтехнологии).
В 2005-2006 гг. - вице-президент РАМН.
1 марта 2011 г. был избран президентом Российской академии медицинских наук. Стал последним главой РАМН, которая в 2013 г. была включена в состав РАН.
В 2014-2017 гг. - вице-президент Российской академии наук.
С сентября 2017 г. - член президиума РАН. 22 сентября 2022 г. в ходе очередных выборов руководства Российской академии наук был вновь избран членом президиума РАН.
Является главным внештатным специалистом-эндокринологом Минздрава РФ.
Президент Российской ассоциации эндокринологов.
Главный редактор журналов "Проблемы эндокринологии", "Сахарный диабет", "Ожирение и метаболизм".
Иван Дедов - специалист в области фундаментальной и прикладной эндокринологии, клиницист-эндокринолог широкого профиля. Внес значительный научный вклад в разработку приоритетных направлений в области эндокринологии. Под его руководством организовано восемь кафедр и девять курсов эндокринологии и диабетологии в разных регионах РФ.
Автор более 770 научных публикаций, в т. ч. 75 монографий, руководств, учебников, медицинских атласов.
Герой Труда РФ (2021).
Полный кавалер ордена "За заслуги перед Отечеством" (2001, 2004, 2008, 2013). Награжден орденами Дружбы народов (1994), Почета (2015).
Командор французского ордена "За заслуги" (2013).
Лауреат Государственной премии РФ в области науки и технологий за 2017 г. ("за цикл работ по фундаментальной эндокринологии с внедрением в здравоохранение инновационной модели персонализированной медицины"), премии правительства РФ в области науки и техники (2013), премии правительства РФ в области образования (2021, за учебник "Эндокринология").
Был отмечен высшей наградой РАМН - премией и золотой медалью им. Н. И. Пирогова (1994).
Заслуженный деятель науки РФ (1997).