Иван Шишкин родился 25 января 1832 года в городе Елабуга. Происходил из древней вятской фамилии Шишкиных, был сыном купца Ивана Васильевича Шишкина (1792—1872). В 12 лет был определён в ученики 1-й казанской гимназии, но, дойдя в ней до 5-го класса, оставил её и поступил в Московское училище живописи, ваяния и зодчества (1852—1856). Окончив курс этого заведения, с 1857 продолжал своё образование в Петербуржской Академии Художеств (1856—1865), где числился учеником профессора С. М. Воробьёва.
Не довольствуясь занятиями в стенах академии, усердно рисовал и писал этюды с натуры в окрестностях Санкт-Петербурга и на острове Валааме, благодаря чему приобретал все большее и большее знакомство с её формами и умение точно передавать её карандашом и кистью. Уже в первый год пребывания его в академии были присуждены ему две малые серебряные медали за классный рисунок и за вид в окрестностях Санкт-Петербурга. В 1858 году он получил большую серебряную медаль за вид на Валааме, в 1859 году — малую золотую медаль за пейзаж из окрестностей Санкт-Петербурга и, наконец, в 1860 году — большую золотую медаль за два вида местности Кукко, на Валааме.
Приобретя, вместе с этой последней наградой, право на поездку за границу в качестве пенсионера академии, он отправился в 1861 году в Мюнхен, посещал там мастерские известных художников, между прочим, мастерские Бенно и Франца Адамов, пользовавшихся большой популярностью анималистов, а затем, в 1863 году, перебрался в Цюрих, где, под руководством профессора Коллера, считавшегося тогда одним из лучших изобразителей животных, срисовывал и писал последних с натуры. В Цюрихе попробовал впервые гравировать «царской водкой». Отсюда он сделал экскурсию в Женеву с целью ознакомиться с работами Диде и Калама, а потом переехал в Дюссельдорф и написал там по заказу Н. Быкова «Вид в окрестностях Дюссельдорфа» — картину, которая, будучи прислана в Санкт-Петербург, доставила художнику звание академика. За границей, помимо живописи, он много занимался рисунками пером; произведения его в этом роде приводили в удивление иностранцев, и некоторые были помещены в Дюссельдорфском музее рядом с рисунками первоклассных европейских мастеров.
Затосковав по отечеству, в 1866 году вернулся в Санкт-Петербург до истечения срока своего пенсионерства. С той поры он нередко предпринимал путешествия с художественной целью по России, почти ежегодно выставлял свои произведения сначала в академии. После того как учредилось Товарищество передвижных выставок, на этих выставках производил рисунки пером. С 1870 года, примкнув к образовавшемуся в Санкт-Петербург кружку аквафортистов, принялся снова за гравирование «царской водкой», которое уже не покидал до конца своей жизни, посвящая ему почти столько же времени, сколько и живописи. Все эти работы с каждым годом увеличивали за ним репутацию одного из лучших русских живописцев пейзажа и бесподобного, в своём роде, аквафортиста. Художник владел усадьбой в деревне Выра (ныне — Гатчинский район Ленинградской области).
В 1873 году академия возвела его в звание профессора за приобретённую ею мастерскую картину «Лесная глушь». После вступления в действие нового устава академии, в 1892 году был приглашён руководить её учебной пейзажной мастерской, но, по различным обстоятельствам, исполнял эту должность недолго. Он умер в Петербурге 8 марта 1898, сидя за мольбертом, работая над новой картиной.