Окончил семь классов школы. В 1934 году Иван Михайлович был призван на службу в Рабоче-крестьянскую Красную Армию. В 1937 году он окончил Сталинградскую военную авиационную школу лётчиков. Участвовал в польском походе и советско-финской войне. С июня 1941 года — на фронтах Великой Отечественной войны[1].

К февралю 1942 года старший лейтенант Иван Холодов был заместителем командира эскадрильи 28-го истребительного авиаполка ПВО 6-го истребительного авиакорпуса Войск ПВО. К тому времени он совершил 225 боевых вылетов, принял участие в 21 воздушном бою, сбив 6 вражеских самолётов[1]. 

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 4 марта 1942 года старший лейтенант Иван Холодов был удостоен высокого звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда» за номером 664[1].

С октября 1942 года - командир эскадрильи 434-го ИАП (22 ноября 1942 года преобразован в 32-й Гвардейский ИАП), летал на Як-1 и Ла-5. С 13 ноября 1943 года по 28 февраля 1944 года - командир этого полка. 25 марта 1944 года принял командование 111-м Гвардейским ИАП (командовал им до 1946 года, с перерывом в период с 04.09.1944 по 21.02.1945 гг.), 10-й гвардейской истребительной авиационной дивизии 10-го истребительного авиационного корпуса, летал на Ла-5 и Ла-7.

Могила Холодова на Троекуровском кладбище Москвы.

К 9 мая 1945 года он выполнил 464 боевых вылета, провёл 105 воздушных боёв, сбил 16 самолётов лично и 6 в группе[2].

После окончания войны подполковник Холодов продолжил командовать этим полком[3]. В 1958 году он окончил Высшие академические курсы при Военной академии Генерального штаба. Командовал дивизией, был заместителем командира авиационного корпуса. В 1970 году в звании генерал-майора Холодов был уволен в запас. Проживал в Москве, работал начальником отдела кадров Гражданской обороны Москвы. Скончался 29 января 1992 года, похоронен на Троекуровском кладбище Москвы