Иван Дмитриевич Сытин родился 5 февраля 1851 года в селе Гнездниково, Солигаличского уезда, Костромской губернии в семье волостного писаря.
Иван был старшим из четырёх детей в семье. Учился в школе всего три года; впоследствии А.П. Чехов писал о нём: «Это интересный человек. Большой, но совершенно безграмотный, издатель, вышедший из народа».

С 12 лет Иван, после переезда семьи в Галич, был отдан на работу помощником в лавку на Нижегородской ярмарке, а в сентябре 1866 года определён в книжную лавку купца П. Н. Шарапова, в Москве.

В 1876 году Сытин приобрёл свою первую литографическую машину и открыл 7 декабря 1876 года на Воронухиной горе возле Дорогомиловского моста литографическую мастерскую. Одним из первых удачных коммерческих мероприятий И. Д. Сытина в тот период стал массовый выпуск карт боевых действий русско-турецкой войны; к 1879 году он, рассчитавшись с долгами, купил собственный дом на Пятницкой улице, где поставил уже две литографических машины.

В 1882 году И. Д. Сытин представил свою книгопечатную продукцию на Всероссийской промышленной выставке и по предложению заведовавшего художественным отделом выставки М. П. Боткина был удостоен серебряной медали на Станиславской ленте, изображение которой впоследствии украсило фирменный бланк «Товарищества И. Д. Сытина и К».

Основной капитал «Товарищества И. Д. Сытина и К», зарегистрированного в конце 1882 года, составил 75 тыс. рублей. Компаньоны Сытина: Д. А. Воропаев, В. Л. Нечаев и брат жены И. И. Соколов активного участия в делах не принимали. В 1883—1885 годах Сытин открыл торговлю на Старой площади и на Никольской улице.

В 1884 году было создано издательство «Посредник», начавшее выпуск по доступным для многих ценам произведений Л. Н. Толстого, Н. С. Лескова, В. М. Гаршина, В. Г. Короленко благодаря активному участию в проекте И. Д. Сытина. Книжный магазин издательства размещался в Доходном доме Воронцовой — Евдокимова — Шориной на Кузнецком Мосту.

В том же году на Нижегородской выставке был представлен «Всеобщий календарь на 1885 год», ставший не просто календарём, но универсальным справочным пособием на все случаи жизни для многих российских семей. Уже в следующем году тираж «Всеобщего календаря» составил 6 миллионов экземпляров, а к 1916 г. превысил 21 миллион.

С 1890 г. И. Д. Сытин стал членом Русского библиографического общества и принял на себя издание журнала «Книговедение».

В 1891 году он приобрёл и продолжил издание журнала «Вокруг света», а в 1897 году приобрёл и преобразовал газету «Русское слово», с которой впоследствии сотрудничали В. А. Гиляровский и В. И. Немирович-Данченко. «Русское слово» была самой дешёвой газетой среди ежедневных изданий — 7 рублей в год. В 1916 году тиражи превысили уровень 700 тысяч штук, а после февраля 1917 г., по свидетельству С.Срединского, тираж достиг рекордного для России показателя — 1 млн 200 тыс.

Одним из крупнейших издательских проектов Сытина явилась «Военная энциклопедия», выходившая в 1911—1915 гг. По причине начала Первой мировой войны и последующей Октябрьской революции издание осталось незавершённым, всего было выпущено 18 томов.

К 1917 году И. Д Сытин имел широкую сеть книжных магазинов — четыре в Москве, два в Петрограде, в Киеве, Одессе, Харькове, Холуе (Ивановской области), Екатеринбурге, Воронеже, Ростове-на-Дону, Иркутске, Саратове, Самаре, Нижнем Новгороде, в Варшаве и Софии.

19 февраля 1917 российская общественность широко отметила 50-летие книгоиздательской деятельности И. Д. Сытина выпуском литературно-художественного издания «Полвека для книги», в подготовке к изданию которого приняли участие М. Горький, А. И. Куприн, Н. А. Рубакин, Н. К. Рерих, П.И Бирюков — всего около 200 авторов.

К сожалению, типография Сытина являлась одной из основных использующих «заёмный труд», то есть практически всё отдавалось «на подряды» мелким владельцам. На этих рабочих не распространялись никакие — пусть и небольшие льготы «кадровых» служащих. Однако своих рабочих Сытин не баловал, так как был очень прижимист. Однажды он подсчитал, что знаки препинания составляют около 12 процентов набора, и, подумав, решил платить наборщикам только за набранные буквы. Между тем набор в то время осуществлялся вручную, и рабочему было безразлично, берет он из кассы букву или запятую — трудовые усилия в обоих случаях были одинаковы. Не удивительно, что предложение Сытина наборщики встретили в штыки.

11 августа 1905 года возмущенные рабочие выдвинули хозяину требования — сократить рабочий день до 9 часов и увеличить заработную плату. Сытин согласился сократить рабочий день, но свой приказ — не платить за знаки препинания — оставил в силе. И тогда началась стачка, которую подхватили рабочие других заводов и фабрик. После, в петербургских салонах говорили, что Всероссийская стачка 1905 года произошла «из-за сытинской запятой».

Во время Декабрьского восстания 1905 года в Москве типография Сытина на Валовой улице была одним из центров наиболее упорного сопротивления и сгорела в результате уличных боев.

После установления в стране советской власти все предприятия И. Д. Сытина были национализированы, а он сам выполнял различные работы по поручению правительства — устраивал выставку российских картин в США, вёл переговоры о концессиях с Германией. В 1928 году ему была назначена персональная пенсия, а за его семьёй была закреплена квартира.

Иван Дмитриевич Сытин умер 23 ноября 1934 года и был похоронен на Введенском кладбище.

В Москве на доме № 18 по Тверской улице, владельцем которого он был, в 1973 году была установлена мемориальная доска в его память, а 1974 году на его могиле установлен памятник с барельефом книгоиздателя.
С 1989 года квартира на Тверской, где Сытин прожил последние 7 лет, открыта в качестве музея.
В селе Гнездниково Солигаличского района и в самом Солигаличе в его честь названы улицы.