Родился 18 июня 1812 года в городе Симбирске (ныне Ульяновск) в купеческой семье. Начальное обучение в 1820-1822 годах получил в частном пансионе.
С 1822 года по 1830 год учился в Московском коммерческом училище, затем в 1831 1834 годах на словесном отделении Московского университета.
После окончания университета с конца 1834 года по апрель 1835 года Гончаров служил секретарем канцелярии губернатора Симбирска.
В мае 1835 года переехал в Петербург и поступил на службу в департамент внешней торговли Министерства финансов переводчиком. Подрабатывал репетиторством, был учителем русской словесности и латыни у детей художника Николая Майкова, в доме которого часто собирались известные писатели, музыканты, живописцы. В семье Майковых выпускались рукописные альманахи "Подснежник" и "Лунные ночи", в которых были помещены первые стихотворные и прозаические произведения Ивана Гончарова.
Первые стихотворные опыты Гончарова были подражанием романтическим поэтам. Из ранних произведений значителен очерк "Иван Саввич Поджабрин" (написан в 1842 году, опубликован в 1848 году).
В 1846 году познакомился с Виссарионом Белинским, сыгравшим большую роль в творческой судьбе писателя.
В 1847 году был опубликован первый роман писателя "Обыкновенная история". С октября 1852 года по август 1854 года участвовал в экспедиции вице-адмирала Ефимия Путятина в Японию на военном фрегате "Паллада" в качестве его секретаря. Во время экспедиции Иван побывал в Англии, Южной Африке, Малайе, Китае, Японии.
В феврале 1855 года вернулся в Петербург сухопутным путем, через Сибирь и Заволжье. Впечатления от путешествия составили цикл очерков "Фрегат Паллада", печатавшихся в журналах в 1855-1857 годах (отдельно изданы в 1858 году).
В 1855 году вернулся на службу в департамент. С 1856 года работал цензором в Петербургском цензурном комитете.
В 1857-1858 годах сохраняя должность цензора, преподавал русскую словесность цесаревичу Николаю Александровичу.
В 1859 году был опубликован второй роман писателя "Обломов", который он начал писать в 1847 году.
В 1860 году Иван Александрович стал членом корреспондентом Академии наук по отделению языка и словесности.
В 1862-1863 годах был главным редактором правительственной газеты "Северная почта".
С 1863 года Гончаров служил в Совете по делам книгопечатания, и в Совете Главного управления по делам печати, и в качестве "цензора цензоров" курировал ряд периодических изданий.
В декабре 1867 года в отставку. Был уволен именным указом Александра II, "по расстроенному здоровью".
В 1869 году в журнале "Вестник Европы" был напечатан последний роман Гончарова "Обрыв", над которым он начал работать в 1849 году.
В 1870-х - 1880-х годах написал очерки "Слуги старого века", "Превратность судьбы", рассказ "Литературный вечер", критические статьи. В своей статье "Мильон терзаний" писатель дал оценку комедии "Горе от ума" Александра Грибоедова и её сценического воплощения. Особое место занимают критические заметки Гончарова о собственных сочинениях: "Предисловие к роману "Обрыв" (1869 год, опубликованы в 1938 году), "Намерения, задачи и идеи романа "Обрыв" (1876 год, опубликованы в 1895 году), "Лучше поздно, чем никогда" (опубликованы в 1879 году).
В январе 1891 года вышел очерк "По Восточной Сибири. В Якутске и Иркутске", в июле закончил очерк "Май месяц в Петербурге" о доме на Моховой улице, где писатель прожил более 30 лет, в августе "Превратность судьбы" и "Уха" (опубликованы посмертно). Позднее были напечатаны и другие оставшиеся в рукописях произведения писателя "Поездка по Волге" (1873-1874), "Рождественская елка" (1875).
Иван Гончаров так и не завел семьи. Когда в 1878 году умер его слуга Карл Трейгут, оставив вдову с тремя малолетними детьми, писатель взял на себя заботу о них — эти дети были обязаны ему и воспитанием, и образованием.
Умер 27 сентября 1891 года в Петербурге и был похоронен в Александро-Невской лавре; в 1956 году его прах перенесен на Литераторские мостки Волкова кладбища.