Родился в семье священника Воскресенской церкви города Вязьмы.

Из Смоленской семинарии. 1-й магистрант XLVII курса (1888-1892), оставлен профессорским стипендиантом.

С 1893 исполнял должность доцента по кафедре Патристики.

В 1897 удостоен степени магистра богословия за работу «Естественный нравственный закон» (Сергиев Посад, 1897). Утвержден в звании доцента. С 1898 профессор, а с 1917 ординарный профессор по 1-й кафедре Патрологии.

В 1901-1902 находился в научной командировке в Германии, стажировался в Берлинском и Мюнхенском университетах. Отличался своими либеральными взглядами. В 1903-1906 редактировал журнал «Богословский вестник».

В 1917 стал доктором церковной истории, защитив в Петроградской Духовной Академии диссертацию: «Личность и учение блаженного Августина». Т. 1, Ч. 1 «Личность блаженного Августина», Ч. 2 «Гносеология и онтология блаженного Августина» (Сергиев Посад, 1916).

По данным протопресвитера М. Польского, И. В. Попов написал второй том своего труда о блаженном Августине, оставшийся в рукописи.

В 1917-1918 член Поместного собора Российской Православной Церкви. 1917-1918 от МДА. В 1917 был профессором Высших женских богословско-педагогических курсов.

После прекращения деятельности МДА в 1919, читал лекции на неофициальных богословских академических курсах в Москве.

Одновременно с педагогической деятельностью в МДА преподавал в Московском Университете, где с 1907 был приват-доцентом. Первоначально читал факультативный курс «Происхождение современного церковного сознания», а в 1909-1915 - курс «Философия средних веков». В 1918-1923 он продолжал читать лекции в Московском университете на кафедре философии (средних веков).

Архиепископ Иларион (Троицкий), уже находясь в Соловецком лагере, в присутствии других заключенных - архиереев и клириков - говорил о нем так: «Если бы, отцы и братия, все наши с вами знания сложить вместе, то это будет ничто пред знаниями Ивана Васильевича».

В декабре 1924 И. В. Попов был арестован и приговорен к трем годам лишения свободы. В 1925-1927 находился в заключении в Соловецком лагере особого назначения, где работал учителем в школе грамотности для заключенных-уголовников. Был одним из авторов «Соловецкого послания» (1926).

С 1928 жил в ссылке в деревне Ситомино Сургутского района на реке Обь, где продолжал работать над исследованием о Григории Нисском.

В 1931 был арестован в Сургуте, осенью того же года приговорен к ссылке еще на три года в село Самарово (ныне вошло в состав города Ханты-Мансийска). В 1932 ему было разрешено вернуться в Центральную Россию - видимо, в связи с болезнью (сердечной слабостью, опухолью ног) и преклонным возрастом.

Жил в Подмосковье, в 1935 вновь был арестован и приговорен к пяти годам ссылки. Выслан в село Игнатово Пировского района Красноярского края.

В 1937 был арестован в ссылке, обвинен в контрреволюционной деятельности и расстрелян по решению Тройки УНКВД Красноярского края.

Причислен к лику святых Определением Священного Синода Русской православной церкви от 30 июля 2003 г.

Иоанн Златоустый и его враги. Сергиев Посад, 1908.

Идея обожения в древневосточной церкви. М., 1909.

Элементы греко-римской культуры в истории древнего христианства. М., 1909.

Патрология. Краткий курс. М., 2003.

Труды по патрологии. Т. 1. Святые отцы II-IV вв. Сергиев Посад, 2004.

Труды по патрологии. Т. 2. Личность и учение блаженного Августина. Сергиев Посад, 2005.