Родился 2 сентября 1920 г. в пос. Алмазная Алчевского района Донецкой губернии УССР.
В 1936 г. окончил среднюю школу, в 1938 г. - горнопромышленное училище в г. Серго (ныне г. Стаханов Луганской Народной Республики РФ), после чего работал электрослесарем на шахте №1 им. Ильича в том же городе. В 1939 г. стал выпускником аэроклуба.
В 1940 г. Иван Михайличенко был призван в ряды Рабоче-крестьянской Красной армии (РККА). В 1943 г. после окончания Ворошиловградской военной авиационной школы летчиков (дислоцировалась в г. Уральск на территории Казахстана) был направлен в 10-й запасной авиационный полк Приволжского военного округа.
На фронт Великой Отечественной войны Иван Михайличенко прибыл в июне 1943 г. Он был зачислен в качестве летчика в 667-й штурмовой авиационный полк (в феврале 1944 г. преобразован в 141-й гвардейский штурмовой авиационный полк), с которым прошел всю войну. В составе полка Михайличенко принимал участие в Курской битве, Корсунь-Шевченсковской, Уманско-Ботошанской, Ясско-Кишиневской, Львовско-Сандомирской, Берлинской и Пражской наступательных операциях. Летал на штурмовике Ил-2.
За время Великой Отечественной войны Иван Михайличенко прошел путь от летчика до командира эскадрильи, окончание войны застал в звании гвардии капитана. Совершил 187 боевых вылетов для нанесения бомбовых и штурмовых ударов по противнику. Уничтожил 32 танка и бронетранспортера, 136 автомашин, 13 зенитно-артиллерийских батарей и множество другой техники и объектов. В воздушных боях его экипаж сбил три самолета противника, еще три самолета были сбиты им в составе группы, шесть - уничтожены на земле. По совокупности боевых заслуг 1 июля 1944 г. Ивану Михайличенко было присвоено звание Героя Советского Союза. 27 июня 1945 г. он был удостоен почетного звания во второй раз.
После войны продолжил нести службу в 141-м гвардейском штурмовом авиационном полку (дислоцировался в Австрии). Затем проходил службу в 145-м истребительном авиационном полку (иап) авиации противовоздушной обороны (ПВО) Московского округа (дислоцировался во Владимирской обл.), последовательно занимал должности от командира звена до заместителя командира полка. В 1955 г. был переведен заместителем командира по летной подготовке в 147-й гвардейский иап Московского округа ПВО (дислоцировался в Ярославле).
В 1958 г. окончил в Липецке Центральные летно-тактические курсы усовершенствования офицерского состава Военно-воздушных сил (ныне Центр подготовки авиационного персонала и войсковых испытаний им. В. П. Чкалова), затем вновь занял должность заместителя командира по летной подготовке 147-го гвардейского иап. С 1960 г. выполнял обязанности старшего летчика-инструктора отдела боевой подготовки авиации 3-го корпуса ПВО (Ярославль).
В феврале 1962 г. Михайличенко в звании гвардии полковника вышел в отставку.
До 1973 г. он работал на опытном заводе "Фотон" Всесоюзного научно-исследовательского института источников тока (ныне Научно-производственное предприятие "Квант", входит в состав госкорпорации "Роскосмос").
Иван Михайличенко скончался 2 июня 1982 г. в Москве на 62-м году жизни. Похоронен на Востряковском кладбище столицы.
Был награжден орденом Ленина (1944), четырьмя орденами Красного Знамени (1943, 1944, 1945, 1955), Александра Невского (1945), орденами Отечественной войны I степени (1943), Красной Звезды (1955), Славы II (1944) и III (1944) степеней, а также медалями.