Иван Васильевич Панфилов родился 20 декабря 1892 года в Петровске Саратовской губернии в семье мелкого служащего. Он был русским по национальности. Его отец, Василий Захарович Панфилов, был отставным военным писарем, а мать звали Александра Степановна. Из-за ранней смерти матери Иван был вынужден оставить учёбу после третьего класса и с 1905 года начал работать в бакалейной лавке.

В октябре 1915 года Панфилова призвали в Русскую императорскую армию, где он начал службу в учебной команде 168-го запасного батальона. С марта 1917 года он воевал на Юго-Западном фронте Первой мировой войны в составе 638-го пехотного Ольтинского полка. В 1917 году его избрали членом полкового комитета, а в 1918 году он демобилизовался.

В октябре 1918 года Панфилов добровольно вступил в Красную армию и стал командиром взвода в 1-м Саратовском пехотном полку. Он участвовал в подавлении восстания Чехословацкого корпуса и с марта 1919 года служил в 20-й Пензенской стрелковой дивизии. В 1920 году он заболел тифом, но после выздоровления участвовал в советско-польской войне, за что был награждён орденом Красного Знамени.

С сентября 1920 года Панфилов боролся с бандитизмом на Украине. В 1921 году его назначили командиром взвода 183-го отдельного пограничного батальона. В декабре того же года он поступил в Киевскую объединённую пехотную школу. После её окончания Панфилов служил в 52-м Ярославском стрелковом полку, а затем в 1-м Туркестанском стрелковом полку, где его судьба тесно переплелась с Туркестаном. Он занимал различные должности, включая командира роты и начальника полковой школы.

В декабре 1932 года Панфилов возглавил 9-й отдельный Туркестанский Краснознаменный горнострелковый полк. В 1937 году его перевели в штаб Среднеазиатского военного округа. В 1938 году он был награждён медалью «XX лет Рабоче-Крестьянской Красной Армии» и назначен военным комиссаром Киргизской ССР.

С 14 июля 1941 года Панфилов начал формировать 316-ю стрелковую дивизию, набирая жителей Алма-Аты и Фрунзе. 10 октября дивизия вступила в бой с противником и нанесла ему значительный урон, за что Панфилов был награждён орденом Красного Знамени.

16 ноября 2-я танковая дивизия вермахта атаковала позиции 316-й дивизии, в том числе в районе Дубосеково. Части дивизии под командованием Панфилова вели тяжёлые оборонительные бои, проявляя массовый героизм. Один из эпизодов стал основой для легенды о «28 героях-панфиловцах». В ходе боёв 16-20 ноября оборона дивизии была прорвана, и она отступила до района Крюково.

Панфилов погиб 18 ноября 1941 года у Гусенево, Московская область, от осколков немецкой мины. 23 ноября 8-я гвардейская дивизия была удостоена почётного звания Панфиловской.