Из российских князей. 2 февраля 1776 года записан фурьером в л.-гв. Преображенский полк, в 1779 года переписан сержантом в л.-гв. Семёновский полк и 22 сентября 1782 года произведён в прапорщики.
10 февраля 1789 года выпущен капитаном в Софийский карабинерный полк и назначен адъютантом к князю Г. А. Потёмкину. Участвовал в сражении при Каушанах и при осаде и взятии Бендер. В 1790 году отличился при взятии Килии и при осаде и штурме Измаила, в 1791 году — в сражении под Мачином. За что произведен в подполковники и назначен командиром Украинского легкоконного полка, с которым участвовал в боях в Польше в 1792 и 1794 годах.
За отличие в штурме Праги пожалован в полковники 1 января 1795 года, а 31 марта 1798 года был назначен командиром Софийского кирасирского полка.
В генерал-майоры произведен 4 февраля 1799 года с назначением шефом Сибирского драгунского полка. В отставку уволен 3 марта 1800. Вернулся на службу в сентябре 1801 года и 26 февраля 1803-го назначен шефом Ингерманландского драгунского полка, с которым в 1805 году сражался с французами под Амштеттеном, Вишау и Аустерлицем. 23 апреля 1806 года вышел в отставку. 24 августа того же года вернулся на службу и был назначен шефом Нежинского драгунского полка. Снова вышел в отставку 5 апреля 1809 года.
При формировании Московского ополчения в 1812 году собрал и обучил военному делу 2-й пехотный полк ополчения и 31 июля был назначен его шефом. Участвовал с полком в Бородинском сражении, под Малоярославцем, Вязьмой и Красным. В 1813 году находился при осаде и взятии Данцига. С 1815 года — в отставке.
Отец — князь Сергей Иванович Одоевский (1743—1811)
Мать — Елизавета Алексеевна (11.04.1743—30.07.1808), дочь князя Алексея Яковлевича Львова (?— 1743), стольника царицы Прасковьи Фёдоровны (1687) и Аграфены Фёдоровны Львовой.
один из братьев – Фёдор Сергеевич (1771—1808) – статский советник. Начал службу в гвардии и в 1790 г. был флигель-адъютантом князя Потёмкина. Затем перешел на гражданскую службу и с 1798 года был директором Московского Ассигнационного банка. Его единственный сын — Владимир – после ранней смерти отца воспитывался в доме опекуна, двоюродного дяди по отцовской линии, генерала Д. А. Закревского. Русский писатель, философ, педагог, музыковед и теоретик музыки. Жил в Москве на нечётной стороне М. Козловского переулка, где его отцу принадлежали практически все строения.
Супруга — Прасковья Александровна Одоевская (? – 9.10.1820) – двоюродная сестра Ивана Сергеевича, дочь Марии Федоровны Вадковской (1751–1786) и Александра Ивановича Одоевского (1738—1797), князя, тайного советника, сенатора, советника Ассигнационного банка, родного брата кн. Сергея Ивановича.
Сын — Александр Одоевский (26 ноября 1802, Петербург — 10 октября 1839, Псезуапе (Лазаревское), близ Сочи) – поэт, декабрист. Корнет, участник восстания на Сенатской площади. Приговорен к 8 годам каторги, отбывал в Нерчинских рудниках, с 1837 – рядовой на Кавказе. Друг Грибоедова, Рылеева, Лермонтова, Огарева.
После смерти супруги (1820) Иван Сергеевич женился в 1823 на Марии Степановне Грековой.
дети от второго брака: