В 1957 году Иван окончил Черновицкое музыкальное училище, а в 1961 году - театр-студию при Черновицком музыкально-драматическом театре имени Кобылянской. В том же 1961 году он поступил в КГИТИ имени Карпенко-Карого, который окончил в 1965 году.  

В тот же период времени Иван женился на певице Марии, певшей в составе хора имени Григория Веревки. Позже Мария рассказывала: «Мы познакомились в Черновцах, вместе работали в Театре им. О. Кобылянской, жили в одном районе: я — с родителями и тремя сестрами, а Иван снимал комнату. Когда пришла поступать в студию при театре, меня спросили: «Ты — сестра Миколайчука»? Я тогда Ивана не знала, но многие говорили, что мы похожи, как две капли воды. В первый раз увидела Ивана, проработав в театре месяц. Пришла на репетицию, а там все актеры обступили высокого стройного парня. Глянула на него — и как током меня пронзило, будто стрелы пролетели между нами...»

Еще будучи студентом, Иван Миколайчук впервые снялся в кино в курсовой режиссерской работе Леонида Осыки под названием «Двое». Его следующей работой в кино стала роль Ивана Палийчука в фильме Сергея Параджанова «Тени забытых предков», вышедший на экраны в 1964 году, и созданный по мотивам новеллы Михаила Коцюбинского.





Оператор фильма «Тени забытых предков» Юрий Ильенко рассказывал: «Иван Миколайчук появился в «Тенях забытых предков», когда все актеры уже были утверждены. Ивана очень рекомендовал его учитель Виктор Ивченко. Нас устраивал иной исполнитель, и Сергей Параджанов попросил меня, оператора фильма, провести чисто формальную пробу. Но случилось по-иному. То, как зажил Миколайчук перед камерой в той давней пробе, до сих пор потрясает меня при одном только воспоминании об этом. Я бросился из павильона вслед за ушедшим уже Параджановым, вернул его. Через какие-то четверть часа Иван был утвержден на роль прямо на съемочной площадке». В свою очередь Сергей Параджанов о Миколайчуке рассказывал: «Он был особенный, народный, настоящий, самый лучший. Я не знаю более национального народного гения... До него это был Довженко».

Мария Миколайчук рассказывала: «После фильма «Тени забытых предков» он стал называть меня Маричкой. Съемки этой картины фактически стали нашим медовым месяцем. В ленте есть сцена, где его герой идет на полонину и зовет свою возлюбленную (эту роль играла Лариса Кадочникова): «Маричка-а-а-а-а...». Я стояла внизу, а режиссер Сергей Параджанов говорил: «Кричи своей Маричке!», а Ивану это нравилось, — рассказала в интервью журналистке Елене Чередниченко вдова Миколайчука. — С молодости Ивана мучили сильные боли, а к 30 годам врачи поставили диагноз — язва желудка. Бывало, приедем со съемок домой, на диету Иван сядет, и боли утихают. Во время работы над «Вавилоном ХХ» он начал часто жаловаться на желудок. Иногда не мог приехать на съемки. После этой картины ему стало совсем плохо».

Кинолента «Тени забытых предков» получила около ста советских и зарубежных призов и наград. В аргентинском городе Леар-дель-Плата - за лучшую режиссуру, в Риме - Кубок фестиваля фестивалей, в греческих Салониках - Золотую премию… А Ивану Миколайчуку роль Ивана Палийчука в «Тенях забытых предков» сразу принесла всеобщее признание. Исполнительница главной женской роли в картине Лариса Кадочникова вспоминала: «С Иваном Миколайчуком мы познакомились на пробах фильма «Тени забытых предков» (он играл роль Ивана, а я Марички). На меня Иван произвел ошеломляющее впечатление сначала по внешним данным: глазами, пластикой, манерой говорить, тембром голоса. Это был настоящий положительный герой, который притягивал к себе людей. В нем уже тогда чувствовались задатки звезды и кумира. Я бы назвала его «украинским Жераром Филиппом». Еще на съемках стало понятно, что роль Ивана никто другой из актеров лучше, чем Миколайчук не сыграет. Он настолько был органичен, убедителен и очень естественный. Возможно, ему помогало то, что съемки проходили в его родных местах — Западной Украине. Знаете, когда говорят «в человеке все должно быть прекрасно...», то я себе представляю именно Миколайчука. Хотя был он совсем непростым человеком, не терпел панибратства. Возможно с друзьями (актерами Брондуковым, Степанковым, Гаврилюком, кинорежиссером Осыкой) он раскрывал свою душу, но с остальными держал некоторую дистанцию. У нас были с Иваном очень хорошие отношения, но мы были не друзья, а товарищи и коллеги. Когда фильм «Тени...» вышел на экраны, то настал период узнавания, славы и успеха. Мы много с Миколайчуком поездили по миру, представляя ленту (режиссера Сергея Параджанова и оператора Юрия Ильенко тогдашние советские чиновники за рубеж не выпускали). Вспоминаю, как полетели в Аргентину на Международный кинофестиваль в Мар-дель-Плато в 1965 году. Как восторженно критики и зрители приняли картину. Мы с Иваном стали героями фестиваля, но «звездной эйфории» у него не было. Никаких специальных нарядов (Миколайчук ходил в обычном костюме и свитере), но каждое его появление не ускользало из внимания СМИ, а публика его обожала. Кстати, «Тени...» завевали массу советских и зарубежных наград, этот фильм вошел в двадцатку лучших картин мира. Успех не вскружил голову Ивану. Это был очень глубокий человек, с философским складом ума. Он вырос в простой, многодетной, крестьянской семье, но мне казалось, что в нем есть графская порода — это был настоящий самородок».

В середине съемок «Тени забытых предков» Иван Миколайчук был утвержден на роль Тараса Шевченко в фильм «Сон». Чтобы не повториться при создании образа Шевченко, созданного другими актерами, Иван искал и тщательно изучал разные материалы о Шевченко. Позже им была сыграна роль белогвардейца Брыкина в фильме его педагога Виктора Ивченко «Гадюка». А в картине «Бурьян» Иван Миколайчук сыграл Давида Мотузку. Чтобы добиться достоверности образа, актер перед съемкой допроса три дня не ел, чтобы сцена выглядела максимально достоверно.

Вскоре украинские фильмы, созданные в конце 60-70-х годов с участием Ивана Миколайчука, начали выходить один за другим. Он снялся в картинах «Комиссары», «Аннычка», «Каменный крест», «Белая птица с черной отметиной», «Захар Беркут», «Тревожный месяц сентябрь», «Пропавшая грамота» и «Иду к тебе». Актер Ярослав Гаврилюк рассказывал: «Иван отличался искренней, непоказной щедростью. Мог по уши сидеть в долгах, но в ресторане, магазине, на базаре не позволял друзьям достать кошелек и расплатиться. Помню, отмечали мы в Гидропарке, в ресторане «Млин», его день рождения. Гостей собралось человек 100. Все уже выпили, закусили, и тут трио «Золотые ключи» запело народные песни. Потом к Маричке Миколайчук, Нине Матвиенко и Вале Ковальской подключились гости. Звучало это потрясающе. Я вышел на балкон, глянул вниз и остолбенел: и на Венецианском мостике, и на аллейке, ведущей к ресторану, стояли люди и слушали, затаив дыхание, многие плакали. Я тронул Ивана за плечо: «Посмотри». Он глянул, через минуту вышел из «Млина», и... пригласил всех к столу».

После того, как в 1970 году вышел на экраны фильм «Белая птица с черной отметиной» с участием Миколайчука, увидевший актера на кинофестивале в Белграде американский астронавт Нейл Армстронг пожал ему руку и сказал, что готов лететь с Иваном снова на Луну. Армстронга покорило актерское и человеческое обаяние Миколайчука. Близкий друг Ивана Юрий Ильенко рассказывал: «Когда Иван Миколайчук снимался в Болгарии у режиссера Г. Стоянова, туда прибыла французская киногруппа с Жан-Полем Бельмондо. Они столкнулись в гримерной, Бельмондо мгновенно узнал Ивана: он видел в Париже «Тени забытых предков» Параджанова и был потрясен и фильмом, и работой еще юного Ивана Миколайчука. В тот день, закончив дела, Бельмондо появился на съемочной площадке, где снимался Иван, и пригласил его в бар, так как улетал вечерним самолетом. Им предложили переводчика, но Бельмондо отказался: «Если двум таким актерам, чтобы понять друг друга, нужен кто-то еще, то актерское дело вообще ничего не стоит на этом свете...» Они провели вечер вдвоем, так и не проронив ни единого слова. Потом уже сам Иван рассказал мне об этой фантастической беседе. И пересказ длился несколько часов... Они понимали друг друга - тот, из «Теней забытых предков», и другой, из фильма «На последнем дыхании».

Немногие знают - изначально предполагалось, что в картине «Белая птица с черной отметиной» Иван исполнит роль Ореста, но украинские чиновники решили, что актер, сыгравший Тараса Шевченко, не может играть трагически заблудшего сына своего народа. И в результате Миколайчук в фильме исполнил другую роль. Кроме того, в то время начались гонения на украинскую интеллигенцию, и многих друзей Миколайчука, в том числе и Параджанова, арестовали, а самого Ивана обвинили в национализме и несколько лет по указанию партийных «боссов» вычеркивали из числа претендентов на новые роли.

В 1979 году Иван Миколайчук дебютировал в качестве режиссера в фильме «Вавилон ХХ». Иван так же был соавтором Василя Земляка, исполнителем роли сельского философа Фабиана, и сам создал музыкальное оформление в картине, включив в фильм много народных мелодий и песен. В основу картины положен роман Василя Земляка «Лебединая стая», и своеобразие фильма в значительной мере было предопределено его литературным первоисточником. На международном фестивале «Молодость», прошедшем в 1979 году, Иван Миколайчук за свой режиссерский дебют получил Главный приз.

В 1982 году на экраны страны вышла вторая режиссерская работа Ивана Миколайчука - фильм «Такая поздняя, такая теплая осень». Режиссер рассказал в этом фильме о нескольких днях, проведенных старым фермером и его внучка на земле отцов и дедов. Больше Иван Миколайчук фильмов не ставил, так как тяжело болел и лишь изредка снимался для заработка. Редактор киностудии имени Довженко Екатерина Шандыбина рассказывала: «Сегодня говорят, что Иван был весельчаком, рубахой-парнем. Неправда все это. И то, что Миколайчук считался несчастным, вечно хмурым и озабоченным художником, тоже неправда. Просто он никогда и никого не впускал в свой внутренний мир. Это был настоящий мужик с сильным характером, при этом невероятно сентиментальный, добрый, обожающий детей».

В 1983 году Иваном Миколайчуком был написан сценарий фильма «Небылицы про Ивана», и в 1984 году режиссёр готовился к работе над фильмом по этому сценарию, но постановку «Небылиц…» ему разрешили только осенью 1986 года. Но болезнь помешала Миколайчуку реализовать свои замыслы. Мария Миколайчук рассказывала: «В последний год жизни он сильно болел. Когда лежал дома, я перенесла его диванчик из кабинета в комнату, где стоял телевизор, чтобы немного отвлечь от болей. Сам перейти Иван не мог, взяла мужа на руки, а он говорит: «Видишь, вместо того, чтобы я тебя на руках носил, ты меня носишь». Дошли до зеркала, Иван посмотрел в него и сказал: «О-о-о, Iван Васильович. Поганi справи...». Мне кажется, он чувствовал приближение смерти. Однажды утром позвал меня колокольчиком, который всегда рядом с ним лежал. Подбегаю: «Что такое?». Он прошептал: «Нам сегодня 25». Голоса у Ивана тогда уже не было, щитовидка была «зацеплена». Попросил: «Наклонись». Я наклонилась... он меня поцеловал. Я не смогла сдержать слез... Двадцать пять лет совместной жизни... А через четыре дня Иван умер. Как когда-то ему предсказывали. Одна гадалка сказала, что он проживет 25 лет. Только не уточнила, что это отсчет семейной жизни. А Иван думал, ему отпущено всего 25. Помню, когда мужу должно было 25 исполниться, я ему первый раз в жизни солгала, что его мама прислала письмо и зовет домой. Мама для него была святой! Конечно, мы поехали. В тот раз, слава Богу, все обошлось. Но в сознании Ивана все равно отпечаталась цифра 25. В ночь годовщины нашей свадьбы у Ивана случился приступ. В последнее время сам не мог даже повернуться, а тут вдруг вскочил и сел на постели! Левая рука начала трястись. Не мог понять, что с ним происходит. Я его успокоила, села возле него, положила руку на голову, попросила поспать. Последними его словами были: «Теперь я знаю, как снимать кино»... Утром отвезла его в больницу. Иван надеялся, что полежит немного под капельницей и уйдет домой — не любил больниц. А к ночи Ивану стало хуже. Без сознания прожил еще три дня...» 

Иван Миколайчук умер 3 августа 1987 года от рака.  

Художественный руководитель Театра имени Ивана Франко рассказывал: «Весть о смерти Ивана догнала нас со Степанковым в Одессе. Это стало шоком. Знали, что болеет, но не верили, что такая сильная личность не победит болезнь. Мы бросили съемки, срочно поехали в аэропорт, Константину Петровичу удалось как-то договориться, и нас посадили в первый же самолет. Прилетели в Киев поздно вечером и успели попрощаться. Я не мог поверить, что смерть все же вырвала Миколайчука из жизни... Потом Нина Матвиенко рассказывала, как она с коллегой по трио «Золоті ключі» Валентиной Ковальской за несколько дней до смерти Ивана пришла к Миколайчукам домой. Маричка куда-то вышла по делам, и им пришлось долго звонить, пока Иван поднялся с кровати. Говорят: «Мы пришли тебя навестить», а Иван отвечает: «Не на что смотреть», и дверь не открыл. Тогда девушки начали петь. Они ревели под дверью, а за дверью — плакал Миколайчук. Болезнь постепенно высасывала все его жизненные силы, и красавец-мужчина очень похудел, осунулся...» 

Иван Миколайчук похоронен на Байковом кладбище в Киеве.

Вдова Ивана Миколайчука Маричка рассказывала: «Друзей своих Иван любил безгранично. Готов был отдавать им все до последней сорочки. Он не был резким и категоричным, но если в дом приходили люди, которые, не зная его, пытались навязать свое мнение и волю, не стесняясь, указывал на дверь. При этом уважал споры по делу. Он яростно доказывал свою правоту и очень радовался, если побеждал. Из-за чиновничьей непробиваемости Иван часто пребывал в состоянии депрессии. Слава Богу, один не оставался — рядом всегда были семья, друзья. Мне кажется, из памяти Иван никогда никуда не уйдет. Это не тот человек, который может исчезнуть бесследно».

Маричка Миколайчук назвала свой сольный альбом «Прощаюсь, Ангеле, з тобою» и он был посвящен Ивану Миколайчуку.  

Леонид Филатов подготовил передачу из цикла «Чтобы помнили», посвященную Ивану Миколайчуку.