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. Иван Дедов 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 им. И. М. Сеченова (ныне Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова, Сеченовский университет) . В 1988-2013 гг. был первым заведующим кафедрой эндокринологии, образованной на том же факультете. По состоянию на февраль 2025 г. - профессор кафедры эндокринологии №1 Сеченовского университета.
В 1988 г. стал директором-основателем Всесоюзного эндокринологического научного центра АМН СССР (ныне Национальный медицинский исследовательский центр, НМИЦ, эндокринологии им. академика И. И. Дедова Минздрава России), который был организован в Москве на базе Института экспериментальной эндокринологии и химии гормонов АМН СССР. С октября 2018 г. по н. в. является президентом НМИЦ эндокринологии им. академика И. И. Дедова.
В 2005-2006 гг. - вице-президент РАМН.
С 2006 г. и до упразднения ведомства в 2008 г. занимал должность руководителя Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи (Росмедтехнологии).
1 марта 2011 г. Иван Дедов был избран президентом Российской академии медицинских наук, возглавлял РАМН до сентября 2013 г. Являлся последним главой РАМН, которая в 2013 г. была включена в состав РАН.
С марта 2014 г. по сентябрь 2017 г. - вице-президент Российской академии наук.
С сентября 2017 г. - член президиума РАН. 22 сентября 2022 г. в ходе очередных выборов руководства Российской академии наук вновь был избран членом президиума РАН.
С сентября 2022 г. - заместитель академика-секретаря отделения медицинских наук 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. По инициативе Ивана Дедова и при его непосредственном участии была разработана и впервые в России реализована федеральная целевая программа "Сахарный диабет" (1996-2002). Под руководством Дедова впервые в стране была внедрена специализированная программа подготовки эндокринологов для российских регионов, организовано восемь кафедр и девять курсов эндокринологии и диабетологии в разных субъектах РФ.
Автор более 770 научных публикаций, в том числе 75 монографий, руководств, учебников, медицинских атласов.
Герой Труда РФ (2021).
Полный кавалер ордена "За заслуги перед Отечеством" (I степень - 2013 г., II степень - 2008 г., III степень - 2004, IV степень - 2001 г.). Награжден орденами Дружбы народов (1994), Почета (2015). Имеет Почетную грамоту президента РФ (2025).
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").
В число его наград также входят: премия и золотая медаль им. Н. И. Пирогова (РАМН, 1994), премия им. А. Н. Бакулева (2011), Большая золотая медаль им. Н. И. Пирогова (РАН, 2023) и др.
Заслуженный деятель науки РФ (1997).