Иван Трубецкой родился в семье боярина Юрия Петровича Трубецкого и княжны Ирины Васильевны Голицыной (ум. 1679), сестры фаворита царевны Софьи. Благодаря высокому положению своей семьи, Иван уже в семнадцать лет стал стольником. Он был одним из первых, вступивших в Преображенский полк, и к 1693 году уже занимал пост капитана, а через год стал подполковником. В то время он также стал боярином, объединив старые чины Московского государства и новые чины и звания петровской эпохи. Именно Ивану Юрьевичу было поручено охранять заключенную в Новодевичьем монастыре царевну Софью, при защите которой князь чудом пережил нападение стрельцов на монастырь. Будучи повышенным до чина генерал-майора, Трубецкий был назначен в 1698 году наместником Новгорода.
Во время Северной войны, начавшейся неудачным для русской армии сражением под Нарвой, князь командовал дивизией и оказался в плену, где пробыл восемнадцать лет. Карл XII позволил его жене приехать к нему и проживать вместе в Швеции. Позднее Иван Юрьевич даже был принят при шведском дворе. В 1718 году его, вместе с генералом Автономом Головиным, царь обменял на пленного шведского фельдмаршала Реншильда.
Вернувшись в Россию, князь получил звание генерал-лейтенанта в начале 1719 года, а через три месяца был назначен командующим всеми кавалерийскими полками на Украине. 28 января 1722 года, в день празднования заключения Ништадтского мира со Швецией, князь получил чин генерал-аншефа и стал членом Военной коллегии. В феврале его назначили киевским генерал-губернатором, и он оставался на этом посту до декабря следующего года.
При вступлении на престол Петра II, Трубецкой вернулся на службу и 25 февраля 1728 года получил чин генерал-фельдмаршала, не имея особых военных заслуг. Когда Анна Иоанновна взошла на трон, Трубецкой выступил как активный противник «верховников», стремившихся ограничить самодержавную власть. Здесь сыграли роль родственные связи, особенно благодаря племяннице Ивана Юрьевича, Прасковье Юрьевне, замужней за графом Салтыковым, связанной с Анной Иоанновной. Она убедила своего дядю поддержать императрицу. За эти заслуги князь был награжден орденами св. Андрея Первозванного и св. Александра Невского в апреле 1730 года.
В преклонном возрасте Трубецкой редко присутствовал на заседаниях Военной коллегии, в которую он был включен. Однако 23 мая 1739 года императрица Анна Иоанновна назначила его генерал-губернатором в Москве, на должность, которую он занимал всего семь месяцев, и по его прошению 23 декабря того же года был уволен от военной и гражданской службы.
При восхождении на престол Елизаветы Петровны, князь Трубецкой одним из первых принес ей присягу и поддержал новую императрицу. Возвратившись в Санкт-Петербург, он вновь был назначен сенатором указом императрицы, но почти не участвовал в заседаниях Сената. Иван Юрьевич Трубецкой похоронен в Александро-Невском монастыре, в церкви святого Лазаря.
