Родился 1 января 1893 года в городе Петровск ныне Саратовской области в семье мелкого конторского служащего. Русский. Член ВКП(б) с 1920 года. Из-за ранней смерти матери не смог окончить городское училище и с 12 лет работал по найму в лавке.
Участник Первой мировой войны. В 1915 году был призван в царскую армию. В этом же году после окончания учебной команды в чине унтер-офицера был направлен в действующую армию на русско-германский фронт в 638-й Ольпинский пехотный полк. В дальнейшем воевал на Юго-Западном фронте и дослужился до звания фельдфебеля. В начале 1917 года уже командовал ротой. После Февральской революции 1917 года был избран членом полкового комитета. В Красную Армию вступил добровольно в октябре 1918 года. Был зачислен в
1-й Саратовский пехотный полк, впоследствии входивший в состав 25-й Чапаевской дивизии. Участвовал в Гражданской войне, в 1918-1921 годах, воевал в составе 25-й Чапаевской стрелковой дивизии, командуя взводом и ротой, сражался против соединений белогвардейцев под командованием генералов Дутова, Колчака, Деникина и белополяков. После окончания Гражданской войны, в 1923 году, окончил двухгодичную Киевскую объединенную школу командиров РККА имени С.С.Каменева и вскоре получил назначение в Среднеазиатский военный округ. Принимал участие в борьбе с басмачами. С 1924 года командовал стрелковым батальоном, затем стрелковым полком. За боевые отличия и проявленный героизм в годы Гражданской войны и после нее был награждён двумя орденами Красного Знамени (1921, 1929) и медалью «XX лет РККА» (1938). В 1935-1937 годах преподавал тактику в Ташкентском Краснознаменном военном училище имени В.И. Ленина. С 1937 года – начальник отдела штаба Среднеазиатского военного округа. В 1938 году был назначен на должность Военного комиссара Киргизской ССР. 26 января 1939 года Панфилову И.В. было присвоено воинское звание комбриг. 4 июня 1940 года комбригу Панфилову И.В. было присвоено воинское звание генерал-майор. В Великую Отечественную войну в составе действующей армии с июля 1941 года. В июле-августе 1941 года Панфилов И.В. лично занимался формированием 316-й стрелковой дивизии. Дивизия была сформирована в сжатые сроки в Среднеазиатском военном округе в городе Алма-Ате на базе военнообязанных запаса округа. Генерал-майор Панфилов И.В. находился в должности командира 316-й стрелковой дивизии (1-го формирования) с 12 июля по 19 ноября 1941 года. Активный участник боев под городом Москвой в октябре-ноябре 1941 года. За несколько дней до гибели (11 ноября) Панфилов И.В. был награжден третьим орденом Красного Знамени.
Генерал-майор Панфилов И.В. погиб на поле боя 19 ноября 1941 года под городом Волоколамском у деревни Гусенёво (Волоколамский район Московской области), получив смертельные ранения от осколков близко разорвавшейся немецкой миномётной мины. Похоронен с воинскими почестями на Новодевичьем кладбище в городе Москве (участок 5). На могиле Героя воздвигнут памятник.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 12 апреля 1942 года за умелое руководство частями дивизии в боях на подступах к городу Москве и проявленные при этом личную храбрость и героизм генерал-майору Панфилову Ивану Васильевичу присвоено звание Героя Советского Союза (посмертно).
Его именем были названы город Джаркент (ныне город Панфилов) и один из поселков в Казахстане, село Старо-Николаевка в Киргизии, улицы многих городов и сел бывшего СССР, пароходы, фабрики, заводы, колхозы. Его имя было присвоено многим школам в Средней Азии. В городе Москве имя Героя носит проспект и улица.
За образцовое выполнение боевых заданий командования, массовый героизм личного состава 316-я стрелковая дивизия Указом Президиума Верховного Совета СССР от 17 ноября 1941 года была награждена орденом Красного Знамени, а на другой день (18 ноября 1941 года) была преобразована в 8-ю гвардейскую стрелковую дивизию. Имя Героя Советского Союза генерал-майора Панфилова И.В. дивизии было присвоено после гибели самого генерала. Позже дивизия была удостоена почётного наименования Режицкая (август 1944 года), награждена орденами Ленина и Суворова 2-й степени. За время Великой Отечественной войны свыше 14 тысяч воинов дивизии были награждены орденами и медалями, 33 офицерам и солдатам было присвоено высокое звание Героя Советского Союза. В послевоенный период полки 8-й гвардейской Панфиловской стрелковой дивизии дислоцировались в Эстонии (город Клоога).
