Родился в крестьянской семье. Его дед был волжским бурлаком, а отец ежегодно на 7—8 месяцев уходил на рыбный промысел в Астрахань. В семье было 5 детей, из них грамотным стал только Иван.
В 1880 году начал обучение в сельской школе, а в августе 1887 года сдал экзамены и поступил за счёт земства в Киржачскую учительскую семинарию, которую окончил в 1890 году без диплома: был выпущен со справкой о том, что прослушал семинарский курс из-за эпиграммы на одного из учеников. Получил место учителя в дальнем селе Жайское, откуда в 1892 году был переведён в село Карачарово.
В августе 1895 года отправился в Санкт-Петербург для продолжения образования. Поступил «своекоштным» (то есть без стипендии) в Учительский институт. Подрабатывал (ежедневно по 3—4 часа) в Петербургском архиве и работал в Комитете грамотности при Императорском Вольном экономическом обществе. Окончил институт в мае 1898 года.
С 1903 по 1910 год учился в Горном институте в Санкт-Петербурге, который окончил с отличием в возрасте 40 лет. Его имя как отличника было занесено на мраморную доску института.
Студентом Горного института на практике:
В 1913 году избран адъюнкт-геологом Геологического комитета. В 1913—1917 годах исследовал Апшеронский полуостров Азербайджана. Его геологические маршруты проходили по Сумгаитскому, Учтапинскому, Коунскому, Перекишкюльскому, Аджикабульскому районам и Кабристанскиим пастбищам). Изучал грязевые вулканы Азербайджана и нефтяные месторождения Северного Кавказа.
Как сотрудник Геолкома, в 1917 — марте 1918 года был в командировке в США по заданию Министерства торговли и промышленности Временного правительства для изучения месторождений и нефтяной промышленности. Отчёта о командировке не предоставил.
12 января 1929 года избран академиком АН СССР по Отделению физико-математических наук, «науки технические». На это время у него было 36 печатных работ и отчётов. Этот набор «красных академиков» проходил под контролем «Комиссии для связи и наблюдения за работой Академии наук», по советизации науки и сопровождался репрессиями. Его избранию в АН СССР способствовала секретная «Директива ЦК ВКП(б) ЦК Союзных Республик, крайкомам и обкомам партии о негласном вмешательстве в кампанию по выборам в АН СССР» (1928).