Молодые годы
Родился в семье украинского крестьянина. Через несколько лет отец направился на заработки шахтёром в Донбасс, куда перевёз и семью. Поэтому детство Дубового прошло в Донбассе. Учился в Киевском коммерческом институте. В ноябре 1916 года призван в Российскую армию. Зачислен в 30-й Сибирский пехотный полк, окончил школу прапорщиков в Иркутске в 1917 году. Ещё в период военной службы в июне 1917 года вступил в РСДРП (б).
Участвовал в установлении Советской власти в Иркутске и в Красноярске, однако сразу после этого вернулся в Донбасс, где также принял активное участие в революционных событиях. С февраля 1918 года — командир отряда Красной Гвардии в Бахмуте.
Гражданская война
С марта 1918 года в Красной Армии. Был военным комиссаром Новомакеевского района, комендантом Центрального штаба Красной Гвардии Донбасса. Участвовал в боях с германо-австрийскими интервентами, в мае 1918 года назначен помощником начальника штаба красной 10-й армии. В её составе с боями отошёл к Царицыну и участвовал в его обороне Царицына летом и осенью 1918 года.
С февраля 1919 года — начальник штаба группы войск Киевского направления Украинского фронта, воевал против войск С. В. Петлюры. Вскоре назначен начальником штаба 1-й Украинской Советской армии, в мае — июле исполнял должность командующего этой армией. В июле был начальником 3-й пограничной дивизии, затем начальником 44-й стрелковой дивизии. В начале августа 1919 года дивизия была объединена с 1-й Украинской стрелковой дивизией Николая Щорса, который стал её командиром, а Дубовой — его заместителем. В конце августа Щорс был убит в бою, и Дубовой вновь стал начальником 44-й стрелковой дивизии. Это назначение породило версию о том, что Щорс был застрелен Дубовым из-за желания занять его место. Эта версия основана на заведомо ложном свидетельстве Дубового о характере ранения Щорса — он утверждал, что пуля вошла в висок, а вышла с затылка, в то время как медэкспертиза в 1949 году показала, что все было с точностью до наоборот: стреляли со спины. В 1937 году Дубовой признал себя виновным в организации убийства Щорса.
Во главе дивизии сражался до конца гражданской войны против армий С. В. Петлюры, А. И. Деникина и в советско-польской войне в составе 12-й армии на Западном, Южном и Юго-Западном фронтах. В 1921 году активно участвовал в ликвидации политического бандитизма и повстанческих выступлений на Украине. Отличался личным мужеством в боях. При этом всегда был активным сторонником укрепления дисциплины в войсках, боролся с проявлениями анархии и мародерства в своих частях.
Мирное время
После окончания войны продолжал командовать дивизией до 1922 года. С 1924 года — командир 14-го стрелкового корпуса, расквартированного в Киевской и Черниговской губерниях. В 1927 и в 1932 годах по несколько месяцев стажировался в германском рейхсвере. В 1928 году окончил Курсы усовершенствования высшего начальствующего состава.
С октября 1929 года — помощник командующего, а с декабря 1934 года — заместитель командующего войсками Украинского военного округа, жил в Киеве (ул. Кирова 32). С мая 1935 года — командующий войсками Харьковского военного округа, одновременно назначен членом Военного совета при Народном комиссаре обороны СССР. Депутат Верховного Совета СССР 1-го созыва (1937).
Автор книги «Мои воспоминания о Щорсе» (Киев, 1935).
Награждён орденом Красного Знамени (1920).
Деятели ОУН в 1930-е годы с целью получения для себя финансирования от фашистов распространяли в Третьем рейхе слухи, что якобы некоторые советские военные высого ранга, командующие крупными войсковыми соединениями на Украине, среди которых называлось и имя Ивана Дубового, симпатизируют украинским националистам.
Репрессии
21 августа 1937 года арестован по личному указанию И. В. Сталина. Содержался в тюрьме почти год. Под пытками признал себя виновным в участии в антисоветском, троцкистском и военно-фашистском заговоре в РККА. 28 июля 1938 года приговорен Военной коллегией Верховного суда СССР к высшей мере наказания. Расстрелян в тот же день в Москве. Тогда же был арестован и приговорён к лишению свободы его отец, работавший в комитете партийного контроля на Северном Кавказе. Он умер в лагерях ГУЛАГ в 1941 году.
Определением Военной коллегией Верховного суда СССР от 14 июля 1956 года реабилитирован.
