Іван Миколайчук народився в селі Чотрория Чернівецької області в багатодітній родині. Він був четвертим сином у сім’ї Миколайчуків. Змалку допомагав батькам по господарству, трудився в полі. До школи ходив у сусіднє село Брусниці, грав у місцевому аматорському театрі.

У 1957 р. закінчив Чернівецьке музичне училище.

В 1961-му — театр-студію при Чернівецькому музично-драматичному театрі ім. О. Кобилянської.

1965 р. Закінчив кіноакторський факультет Київського інституту театрального мистецтва ім. І.Карпенка-Карого (майстерня В.Івченка).

Кар’єра Івана Васильовича розпочалася з кіностудії імені Олександра Довженка та головних ролей у картинах, які стали перлиною українського кіна. У 1964-му на широкі екрани вийшла стрічка Володимира Денисенка “Сон” про Тараса Шевченка, якого зіграв Іван. Молодий поет, автор крамольних віршів, на допиті замість пояснень пише вірші про безрадісну долю України. Зрештою його віддають у солдати, а водночас забороняють писати та малювати. Миколайчук блискуче передав внутрішні переживання митця того періоду.

Паралельно Іван Миколайчук знімався ще в одній стрічці – “Тіні забутих предків” Сергія Параджанова. Цей фільм став культовим, отримавши численні нагороди не тільки на вітчизняних фестивалях, а й за кордоном. Любов Івана Палійчука та Марічки порівнювали з шекспірівськими Ромео і Джульєттою – настільки вражала чиста, щира та неземна любов закоханих. За перший рік прокату фільм переглянули понад 8,5 мільйона глядачів, а Гарвардський університет додав стрічку до списку обов’язкових для перегляду студентам, що претендують на вищий ступінь у кінознавстві.

У наступних роках Іван Миколайчук знімався у фільмах: “Комісари” (1970), “Білий птах з чорною ознакою” (1971, актор і сценарист), “Захар Беркут” (1971), “Пропала грамота” (1972, актор і співрежисер) та багато інших.

У 1970-х радянська влада посилила переслідування української культури. Заарештували Параджанова. Звинуватили в націоналізмі й Миколайчука. Вперше це сталося ще 1968-го, у рік придушення “празької весни”, коли він знімав фільм “Анничка”. Іван спробував пояснити різницю між націоналізмом і патріотизмом, після чого на нього написали донос. Після появи “Білого птаху з чорною ознакою” Миколайчуку довелося регулярно пояснювати свою позицію в різних владних установах.

У 1979 році секретар із питань ідеологічної роботи Володимир Івашко зумів трохи залагодити конфлікт між актором і керівництвом. Завдяки цьому заступництву Миколайчук отримав дозвіл на зйомки фільму “Вавилон XX”, у якому був не лише актором, режисером, а й композитором. За рік стрічка отримала відзнаку “За найкращу режисуру”.

У 1983 році Іван працював над сценарієм картини “Небилиці про Івана”, за рік готувався взятися за зйомки. Але дозволу довелося чекати ще два роки. А потім Миколайчук вже не міг працювати за станом здоров’я.

Ще з молодості в нього були проблеми зі шлунком, з роками хвороба прогресувала, спочатку утворилася виразка, а потім лікарі поставили страшний діагноз – рак. Розрадою і підтримкою в житті Миколайчука була його дружина Марія. З нею він познайомився ще в Чернівцях. 

За кілька років закохані одружилися, ніжні почуття, взаєморозуміння і дбайливе ставлення одне до одного подружжя пронесли через усе життя. Іван був дуже чуйною та доброю людиною. Коли хвороба вклала актора в ліжко, дружина намагалася не відходити від чоловіка. Доля подарувала їм щасливе сімейне життя, 2 серпня 1987 року вони відзначили срібне весілля (25 років), а наступного дня – 3 серпня серце видатного актора зупинилося. Здійснилося давнє пророцтво віщунки, яка колись сказала, що Івану відміряно 25 років життя.

До 75-ї річниці від народження митця відбувся фестиваль Миколайчук-Фест, а президентові України була подана петиція щодо присвоєння йому посмертно звання Героя України.