Иван Сергеевич Соколов-Микитов родился в урочище Осеки Калужской губернии (ныне Перемышльский район Калужской области) в семье Сергея Никитича Соколова — управляющего лесными угодьями богатых купцов Коншиных.
В 1895 г. семья переехала на родину отца в село Кислово Дорогобужского района (ныне — Угранский район Смоленской области). Когда ему исполнилось десять лет отец отвез его в Смоленск где определил в Смоленское Александровское реальное училище. В училище Соколов-Микитов увлёкся идеями революции. За участие в подпольных революционных кружках Соколов-Микитов был исключён из пятого класса училища. В 1910 Соколов-Микитов уехал в Санкт-Петербург, где стал посещать сельскохозяйственные курсы. В том же году он написал своё первое произведение — сказку «Соль земли». Вскоре Соколов-Микитов понимает, что не имеет склонности к сельскохозяйственной работе, и всё больше начинает увлекаться литературой. Он посещает литературные кружки, знакомится со многими известными писателями Алексеем Ремизовым, Александром Грином, Вячеславом Шишковым, Михаилом Пришвиным, Александром Куприным.
С 1912 года Соколов-Микитов работал в Ревеле секретарём газеты «Ревельский листок». Вскоре он устроился работать на торговое судно, побывал во многих портовых городах Европы и Африки. В 1915 в связи с начавшейся Первой Мировой он вернулся в Россию. Во время войны Соколов-Микитов вместе с известным лётчиком Глебом Алехновичем совершал боевые вылеты на русском бомбардировщике «Илья Муромец».
В 1919 году Иван Соколов-Микитов записывается матросом на торговое судно «Омск». Однако в 1920 году в Англии судно арестовывается и за долги продаётся с аукциона. Для Соколова-Микитова началась вынужденная эмиграция. Год он живёт в Англии, а затем в 1921 году перебирается в Германию. В 1922 Соколов-Микитов встретился в Берлине с Максимом Горьким, который помог ему получить документы, необходимые для возвращения на Родину.
После возвращения в Россию Соколов-Микитов много путешествует, участвует в арктических экспедициях на ледоколе «Георгий Седов», возглавляемых Отто Шмидтом. За экспедициями в Северный Ледовитый океан, на Землю Франца-Иосифа и Северную Землю последовала экспедиция по спасению ледокола «Малыгин», в которой он участвовал как корреспондент «Известий».
В 1930—1931 годах выходят циклы «Заморские рассказы», «На Белой Земле» повесть «Детство».
В 1929—1934 годах Соколов-Микитов живёт и работает в Гатчине. К нему в гости часто приезжают известные писатели Евгений Замятин, Вячеслав Шишков, Виталий Бианки, Константин Федин.
1 июля 1934 года Соколов-Микитов принят в члены Союза советских писателей.
Во время Второй мировой войны Соколов-Микитов работает в Молотове специальным корреспондентом «Известий». Летом 1945 года возвращается в Ленинград.
Начиная с лета 1952 года Соколов-Микитов начинает жить в собственноручно построенном им доме в селе Карачарово Конаковского района. Здесь он пишет бо?льшую часть своих произведений.
В гостях в его «карачаровском» домике бывали писатели Александр Твардовский, Виктор Некрасов, Константин Федин, Владимир Солоухин, многие художники, журналисты.
Умер Соколов-Микитов 20 февраля 1975 года в Москве. По завещанию, урна с его прахом была захоронена на Новом кладбище в Гатчине. В 1983 году на захоронении был установлен памятник, инициатором выступало Гатчинское городское отделение ВООПИиК. Рядом с Иваном Сергеевичем похоронены и его близкие — мать Мария Ивановна Соколова (1870—1939) и дочери Елена (1926—1951) и Лидия (1928—1931).
После женитьбы у них родились три дочери. Старшая Ирина (Арина), средняя Елена (Алёна), младшая — Лидия. Все они умерли ещё при жизни родителей. Младшая дочь умерла от болезни, через десять лет после этого умерла старшая дочь. Средняя дочь Елена утонула в 1951 году на Карельском перешейке.
В 1981 г. в Карачарово в доме, где жил Соколов-Микитов, была установлена мемориальная доска. В 2007 году в Санкт-Петербурге в доме, где жил Соколов-Микитов, открыта мемориальная доска. В 2008 году в с. Полднево, Угранского района, Смоленской области открыт дом-музей Ивана Сергеевича Соколова-Микитова, перевезенный из деревни Кислово.