1850 — Родился в селе Матрёновка (Матрёно-Андреевка) Елисаветградского уезда Херсонской губернии (ныне Новоукраинский район Кировоградской области). Отец — Павел Данилович Похитонов, артиллерийский офицер, сын запорожского казака Данилы Похитона; мать — Варвара Алексеевна, урождённая Белич, сербка.
1860-е Закончил частный пансион Гумберта в Екатеринославе, затем учился в кадетском корпусе в Полтаве и реальной гимназии в Николаеве.
1868 — поступил в Петровско-Разумовскую земледельческую и лесную академию (Москва)
1869 — Исключён из академии за участие в народовольческом кружке и выслан на родину.
1870—1871 — обучался в Новороссийском университете (Одесса). Естественное отделение физико-математического факультета.
1871— с матерью и больной сестрой уехал за границу. Работы Похитонова, выставленные во время поездки за границу в одном из художественных магазинов Женевы, приобретены в частную коллекцию.
1871—1876 — Непродолжительное время служил контролёром касс в одесском отделении Государственного банка, затем управлял отцовским имением в Матрёновке.
1876 — После посещения в Одессе V выставки Товарищества передвижных художественных выставок и знакомства с художником Размарицыным А. П. решил учиться живописи за границей. В конце года уехал в Италию.
1877 — переехал в Париж. Принимал участие в деятельности Общества взаимовспоможения и благотворительности русских художников за границей.
1878 — Работы Похитонова выставлены в Салоне Елисейских полей.
1882 — Долгосрочный контракт с маршаном Жоржем Пти. Участие в Международной выставке в Париже, организованной Пти.
1880-е — Жил во Франции; неоднократно посещал Россию.
1886 — Участие в XVIII в выставке Товарищества передвижных художественных выставок и в Первой выставке Товарищества южнорусских художников.
1891 — Работал в местечке Торро дель Греко близ Неаполя (Италия).
Получил известность в начале 1880-х своими миниатюрами, преимущественно пейзажными. Признание получил в Европе, в России стал известен позднее. Писал тонкой кистью, используя лупу, на дощечках красного или лимонного дерева, которые грунтовал по особой технологии. Техника многослойной масляной живописи, возможно с применением сиккатива, или тянущего грунта. Визуально можно сравнить с техникой пуантилизма и импрессионизма, так как палитра очень гармонична и свежа. Так же объём и пространство в картинах создаётся путём создания сложной живописной фактуры. Похитонов был одним из любимых художников Павла Михайловича Третьякова, он приобрел более двадцати работ мастера. Основная часть работ, составляющая нынешнюю коллекцию произведений Похитонова в Третьяковской галерее, была выслана собирателю по предварительной договоренности с ним и с условием, что Третьяков может не принять любую из них или отказаться от всех картин. Он ранее эти произведения не видел. Похитонов сопровождает свои работы следующим письмом:
«Многоуважаемый Павел Михайлович! Первого сентября нового стиля я послал на Ваше имя в Москву пять ящиков, содержащих двадцать маленьких панно моей работы, - теперь высылаю Вам бюллетени и лист с названиями, номерами, соответствующими таковым же на панно и рамах и с ценой, выставленной против каждой из них. Цены я назначил для удобства в рублях, и как видите, самые скромные: далеко меньше половины того, за что я продавал мои картины до настоящего времени. Делаю это потому, что мне хотелось иметь в Вашей галерее возможно большее количество моих работ».
— И. П. Похитонов , из письма Третьякову 30 августа 1896 г. Отдел рукописей ГТГ. Ф.1.Ед.хр.2747
Большая часть архива художника погибла во время Второй мировой войны, а сохранившаяся пока малодоступна.
«Необходимо очень внимательно рассмотреть… маленькие картинки на дереве этого мастера. Это чудо, безусловно, самое необыкновенное из того, что меня поразило в живописи» — писал Альбер Вольф (май 1881, газета «Фигаро», Париж).
«Это какой-то чародей-художник, так мастерски, виртуозно сделано; как он пишет – никак не поймешь… Чародей!».
Пастон Э. В.Похитонов, Иван // Чародей-художник = Каталог выставки из собрания Государственной Третьяковской Галереи и коллекции Маргания О. Л. К 160-летию со дня рождения Ивана Павловича Похитонова 1850-1923 / Ответственный редактор издания, автор статьи Иовлева, Л. И.. — Государственная Третьяковская Галерея. — М.: Пинакотека(Москва), 2010. — С. 86 ил.. — 180 с. — 1500 экз. — ISBN 978-5-903888-16-0.
Петров Владимир.Похитонов, Иван // Иван Похитонов / Ответственный редактор издания, Борисовская Н.. — Серия альбомов о жизни и творчестве выдающихся художников. — М.: Белый город(Москва), 2003. — С. 80 ил.. — 48 с. — (Альбом из серии Мастера живописи). — 3000 экз. — ISBN 5-7793-0704-0.