Род Дибичей ведет свое начало от древнего немецкого рыцарства Силезии с XIII в. В детстве будущий фельдмаршал обучался под руководством отца географии, истории, математике и военным наукам, а затем воспитывался в Берлинском кадетском корпусе, из которого был взят отцом, уже служившим в России, для определения на русскую военную службу. Зачисленный прапорщиком в лейб-гвардии Семеновский полк, усердно занялся изучением русского языка, которым овладел за полгода, и завершением своего военного образования. Вместе с Семеновским полком участвовал в кампании 1805 г. против Франции. 20 ноября сражался при Аустерлице, где, несмотря на ранение в руку, остался при своей роте до конца битвы, за что получил свою первую награду — шпагу «за храбрость». В кампании 1807 г., прикомандированный к квартирмейстерской части, принял участие в боях при Ламитине, Гутштадте и Гейльсберге, показав распорядительность и знание обстановки. Отличился в сражении у Фридланда, находясь на самых опасных участках боя. 20 мая 1808 г. штабс-капитан Дибич был награжден орденом св. Георгия 4-й степени «за французскую кампанию 1805–1807 годов».
19 сентября 1810 г. в чине подполковника Дибич был переведен в свиту императора по квартирмейстерской части, а в следующем году произведен в полковники и довольно быстро занял влиятельное положение в штабе. Сначала в качестве дежурного штаб-офицера, а затем обер-квартирмейстера служил в корпусе графа Витгенштейна, в котором встретил начало Отечественной войны. 17 тысячный корпус Витгенштейна, прикрывавший северное направление, с 18 по 20 июля в районе Клястиц нанес поражение французскому корпусу маршала Удино. Битва началась атакой гусар генерала Кульнева, а на следующий день в бой вступили главные силы. После ожесточенного сражения французы, потерявшие более 5 тысяч убитыми, отступили к Полоцку. Управление русского корпуса в жарком трехдневном сражении оказалось на высоте. 24 августа обер-квартирмейстер полковник Дибич за храбрость в сражении у Клястиц был награжден орденом св. Георгия 3-й степени. Русские войска пытались развить успех, но в сражении под Полоцком 5 и 6 августа результатов не добились, однако Дибич за отличие в этих боях был произведен в генерал-майоры.
В начале октября войска Витгенштейна вновь перешли в наступление на Полоцк. В этот период Дибич командовал сводным авангардным отрядом. Его егеря, гренадеры и драгуны, взаимодействуя с авангардом князя Яшвиля, пробились сквозь заставу правого берега реки Полоты и в числе первых ворвались в горящий город. Победа у Полоцка создала фланговую угрозу отступавшей из России армии Наполеона. 19 октября Дибич в составе корпуса Витгенштейна атаковал в районе Чашников корпус Сен-Сира, а 2 ноября в упорном бою у деревни Смольня был в рядах передовых русских войск, остановивших французское наступление на этом участке боевых действий. В этот период он участвовал в боях у Борисова, при Студянке, в разгроме французских войск во время их переправы через Березину. 13 декабря, атаковав вдесятеро сильнейшие прусские колонны генералов Йорка и Массенбаха, склонил их к переговорам, а затем и к переходу на сторону русской армии.
С началом заграничных походов Дибич командовал кавалерийским отрядом и, находясь в авангарде войск графа Витгенштейна, вступил в Берлин. С февраля по май 1813 г. он находился в непрерывных боях с французскими частями. Участвовал 20 апреля в сражении при Люцене, в котором французы потеряли 15 тысяч, а союзники 12 тысяч человек и отступили за Эльбу; 8 и 9 мая — в битве при Бауцене, которая закончилась поражением союзников, вынужденных отступить в Верхнюю Силезию, после чего было заключено Пражское перемирие, завершившее первый этап кампании 1813 г.
С возобновлением военных действий Дибич, участвовавший перед этим в переговорах с Австрией о ее вступлении в антифранцузскую коалицию, вновь на переднем крае. В упорной битве под Дрезденом 14 и 15 августа он был в первых рядах русской армии. Под ним было убито две лошади, а сам генерал получил контузию, но всего через несколько дней уже был среди командующих войсками в сражении под Кульмом. Он подошел к Кульму с первыми подкреплениями, решившими исход битвы в пользу союзников. В должности генерал-квартирмейстера заведовал оперативной частью в штабе Витгенштейна, а затем Барклая-де-Толли; находясь на виду, приобрел расположение Александра I. Участвовал в знаменитой битве под Лейпцигом, в которой с обеих сторон сошлось свыше полумиллиона человек. В трехдневном сражении французы лишились 40 тысяч убитыми и ранеными, 20 тысяч пленными и 325 орудий. Союзники потеряли 45 тысяч солдат. После сражения, в числе других отличившихся, Иван Иванович Дибич был награжден чином генерал-лейтенанта.
В кампании 1814 г. Дибич участвовал в сражении под Бриенном, а затем командовал легкой гвардейской кавалерийской дивизией и бригадой гренадер, с которыми занял город Сезан. 12 марта в Соммпюи у русского императора состоялся военный совет в составе Берклая-де-Толли, Волконского, Дибича и Толя, на котором военачальники решили соединенными силами идти на Париж. Битва за столицу Франции длилась несколько часов. Наиболее ожесточенные бои развернулись у Бельвильских ворот и у высот Монмартра. В 5 часов вечера Париж капитулировал. За эту победу генерал-лейтенант Дибич был награжден орденом св. Александра Невского.
После окончания войны Иван Иванович был назначен начальником штаба 1-й армии, а в 1818 г. получил звание генерал-адъютанта. Сопровождал Александра I на Лайбахский конгресс, а через год находился в свите императора на смотре в Вильно. Уже заняв посты начальника Главного штаба, члена Государственного совета и Комитета министров, сопровождал царя во всех его поездках по России, в Варшаву, в Крым и Таганрог, где присутствовал при кончине Александра I.
В день коронации Николая I И. И. Дибич был произведен в генералы от инфантерии. Накануне этого события он решительно стал на сторону монархии, когда 14 декабря 1825 г. в Санкт Петербурге на Сенатской площади произошло восстание декабристов; принял меры к полному раскрытию заговора и аресту некоторых членов тайного общества. После этого Иван Иванович до конца жизни оставался ближайшим советником и доверенным лицом императора. В 1827 г. он был послан на Кавказ для устранения трений между Ермоловым и Паскевичем и по возвращении в столицу стал графом Российской империи.
Когда началась русско-турецкая война 1828–1829 гг., Дибич прибыл в действующую армию, которой командовал его давний начальник П. X. Витгенштейн, но в начале военных действий определенной должности не занимал. Главные боевые действия развернулись у крепостей Силистрия, Шумла и Варна. Против 20-тысячного гарнизона Силистрии был оставлен лишь слабый заслон, а турецкий гарнизон Шумлы по численности превышал осаждавшие крепость русские войска. Более успешно армия действовала под стенами Варны, где с помощью Черноморского флота удалось полностью блокировать крепость, а затем и вынудить ее к капитуляции. За участие но взятии Варны генерал от инфантерии Дибич был награжден орденом св. Андрея Первозванного. Взятием Варны решено было закончить неблагоприятно сложившуюся кампанию. 3 октября русская армия отступила от Шумлы, а 27-го числа была снята и осада Силистрии. Кампания 1828 г. была проведена с недостаточными силами и после перехода через Дунай свелась к одновременной осаде грех крепостей, на что было потрачено много времени и сил.
18 февраля 1829 г. на место генерал-фельдмаршала Витгенштейна главнокомандующим был назначен Дибич, а начальником штаба — Толь. Приняв армию, они деятельно стали приводить ее в порядок и укреплять тылы. Благодаря Черноморскому флоту у Сизо-поля, на болгарском побережье, был высажен десант и устроена главная база. Попытки турок отбить Сизополь были отражены. Турецкое командование начало военные действия уже в апреле наступлением на занятую русскими Варну, однако противника разбили части генерала Рота. 7 мая Дибич во главе 60-тысячной армии переправился через Дунай и осадил Силистрию. Оставив у крепости половину армии, русский главнокомандующий выступил на юг для удара во фланг идущему к Варне войску великого визиря Решид-паши. 30 мая турецкая армия была настигнута в районе Кулевчи. Упорный бой длился пять часов, причем туркам вначале удалось потеснить наши авангарды. Выдвинутая вперед конная артиллерия ударила по противнику картечью, а затем его атаковали гусарские полки. Воспользовавшись растерянностью и временным бездействием великого визиря, русским войскам удалось подтянуть резервы, перегруппироваться и перейти в наступление. Сражение завершилось полным поражением войск Решид-лаши. Турки потеряли более 5 тысяч убитыми, 2 тысячи пленными, 50 орудий и 6 знамен. Разгром турецкой армии при Кулевче способствовал и капитуляции Силистрии, которая сдалась 19 июня. В крепости было взято более 9 тысяч пленных, 264 орудия и 100 знамен. 9 июня 1829 г. генерал от инфантерии И. И. Дибич награжден орденом св. Георгия 2-й степени «…за поражение турок в сражении при Кулевче 30 мая 1829 года».
2 июля этого же года начался Забалканский поход русской армии, который решил исход этой войны. 6 и 7 июля русские войска, отбросив малочисленные турецкие отряды и форсировав реку Камчик, двинулись в восточную часть Балкан. Уже 12 июля был с ходу захвачен порт Бургас. «Балканы, считавшиеся непроходимыми в течение стольких веков, пройдены в три дня и победоносные знамена Вашего Величества развеваются на стенах Бургаса, среди населения, которое встретило наших храбрецов, как освободителей и братьев», доносил Николаю I главнокомандующий. Узнав о походе русских войск за Балканы, великий визирь двинул из Шумлы 12-тысячный отряд Ибрагима-паши к Айдосу и 20-тысячный отряд Халила-паши к Сливне. 13 июля корпус генерала Ридигера разбил турок у Айдоса, а 31 июля Дибич с двумя корпусами разгромил у Сливны отряд Халила-паши, сам не понеся потерь. Не имея больше в тылу крупных сил противника, русский главнокомандующий двинул свою армию на Константинополь. Пройдя за шесть дней!20 верст и потеряв от жары и болезней до 5 тысяч человек, русская армия 7 августа подошла к Адрианополю, а на следующий день деморализованный гарнизон крепости капитулировал. Султан Махмуд II вынужден был пойти на переговоры. 2 сентября 1829 г. в Адрианополе был подписан мирный договор, по которому к России отходило кавказское побережье с Анапой и Поти, за ней закреплялось устье Дуная. Молдавия, Валахия, Сербия и Греция получали автономию, гарантом которой становилась Россия. Восстанавливалось право свободного прохождения русских судов через турецкие проливы.
За победное окончание войны и заключение мира Иван Иванович Дибич был награжден почетной приставкой Забалканский, алмазными знаками ордена св. Андрея Первозванного и орденом св. Георгия 1-й степени, став третьим в истории полным кавалером этой почетной и высокой боевой награды. 22 сентября 1829 г. император пожаловал ему чин генерал-фельдмаршала. Николай I писал Дибичу: «Победоносная армия, предводительству вашему вверенная с самого открытия кампании, не переставала ознаменовывать себя блистательными подвигами. Совершенное разбитие главных сил верховного визиря при селении Кулевчи, покорение крепости Силистрия, незабвенный переход Балканских гор, овладение всеми крепостями Бургазского залива и занятие второстоличного города Адрианополя суть дела, покрывшая ее неувядаемою славою…»
После завершения войны фельдмаршал побывал в Берлине, где прошла его юность, а возвратившись в Россию, вступил в командование русской армией, выступившей к польской границе, на борьбу со вспыхнувшим там восстанием. К 20 января 1831 г. русские силы были доведены до 114 тысяч человек и постепенно начали вытеснять польские части с занимаемых ими территорий. К февралю поляки отошли на Гроховскую позицию, непосредственно прикрывавшую Варшаву. С 7 по 13 февраля у Грохова произошло несколько крупных столкновений русских частей с повстанцами. Из-за сложной обстановки к 13-му числу Дибич вынужден был атаковать позиции противника в лоб. Три атаки были отражены, но дело решила гренадерская дивизия, ведомая в атаку самим главнокомандующим. Успех пыталась развить кавалерия, но русские части не смогли до конца использовать атакующий порыв из-за пересеченной и болотистой местности, не давшей кавалерии полностью развернуть свои силы. Урон русской армии составил около 10 тысяч человек, поляки потеряли 12 тысяч. Сражение при Грохове стало самым крупным и кровопролитным за всю польскую кампанию.
За период с марта по май русские войска беспрерывно вступали в бои и стычки с польскими частями. Крупное сражение произошло 14 мая при Остроленке. Русские отряды общей численностью 15 тысяч солдат, пройдя за сутки 70 верст, атаковали, форсировав реку Нарев, 24-тысячную польскую армию под командованием Скржинецкого. Выдержав несколько атак противника, гренадерские части перешли в наступление и совершенно расстроили польские части, потерявшие 7 тысяч убитыми, 2 тысячи пленными и 3 орудия.
Несмотря на упорное сопротивление, поляки были вынуждены ночью отступить к Варшаве, однако русские войска не сумели организовать преследование.
Основной задачей Дибича было овладение Варшавой, но в ночь на 29 мая 1831 г. он умер от холеры в селе Клещеве, около Пултуска, и командование было передано фельдмаршалу Паскевичу, который и завершил войну. И. И. Дибич похоронен в Санкт-Петербурге на лютеранском участке Волкова кладбища. С 1815 г. состоял в браке с племянницей генерал-фельдмаршала князя М. Б. Барклая-де-Толли баронессой Женни фон Торнаув, которую в России называли Анной Егоровной, скончавшейся за год до смерти супруга.