Родился в дворянской семье. Окончил Благородный.пансион при Петербургском университете (1830). Печатался с 1834. Первые романтические повести — «Спальня светской женщины» (1834, опубликована 1835), «Она будет счастлива» (1836) и другие.
Знакомство с В. Г. Белинским (1811—1848) и дружба с ним были переломными в литературной судьбе писателя. В 1839—1846 он выступал в «Отечественных записках» как беллетрист натуральной школы: повести «Онагр» (1841), «Актеон» (1842) и другие, роман «Маменькин сынок» (1845), рассказы, очерки, фельетоны. Высокую оценку Белинского получил сатирический памфлет «Литературная тля» (1843).
С 1847 Панаев издавал вместе с Н. А. Некрасовым (1821—1877/78) журнал «Современник». Под псевдонимом Новый поэт в 1851—1861 печатал здесь свои ежемесячные обозрения журналистики и петербургской жизни. Опубликовал роман «Львы в провинции» (1852), повесть «Родственники» (1847), цикл очерков «Опыт о хлыщах» (1854—1857) и другие произведения. Особый интерес представляют его «Литературные воспоминания», написанные в последние годы жизни (опубликованы в 1861) и содержащие портретные зарисовки литераторов, художников, музыкантов и артистов 1820—1850-х.
Пользовались популярностью также литературные пародии Ивана Ивановича (несколько пародий написал совместно с Некрасовым).
