Родился 1 января 1918 года в с. Верхнее, ныне в черте  города Лисичанска Луганской области, в семье крестьянина. Украинец. В 1934 г. окончил 7 классов и школу ФЗУ. Работал на Лисичанской ГРЭС и заводе «Донсода». Занимался в Лисичанском аэроклубе.

После окончания Ворошиловградской школы военных летчиков Филонов совершенствовал свое мастерство в части. Командир звена. Заместитель командира авиаэскадрильи. В этой должности лейтенант Филонов и вылетел на фронт.

Самоотверженно, умело бил врага Иван Филонов. Когда в июльские дни 1943 года летчики 672-го авиаполка вылетели в район Белгорода на штурмовку переднего края немецкой обороны, они встретили яростный огонь зенитчиков. 20 июля эскадрилья Ивана Филонова поднялась в воздух. Он отстал от группы, позволил вражеским зенитчикам раскрыться, и сам подавил все расчеты пулеметным огнем и реактивными снарядами.

После разгрома гитлеровцев на Курской дуге летчики авиаполка приняли участие в освобождении Донбасса. 15-16 августа старший лейтенант Филонов участвовал в операции по уничтожению самолетов противника на аэродроме возле Краматорска. За три вылета сжег семь самолетов. 5 сентября он водил группу штурмовиков на станцию Лозовая. Перед ними встала стена зенитного огня. И все же летчики нанесли сокрушительный удар по немецким эшелонам с боевой техникой.

В сентябре Иван Филонов со своей эскадрильей летал на штурмовку переправ через Днепр, на бомбежку моста в Днепропетровске. При подходе к цели штурмовики попали под ураганный огонь пяти батарей зенитной артиллерии, охранявших аэродром в Кайдаках. Филонов спикировал стремительно, внезапно, в упор расстрелял прислугу орудий, взорвал склад со снарядами. Самолет вышел из пике в десятке метров от земли. Во время взрыва боеприпасов в его самолет отбило около метра консоли правой плоскости. Ил-2 был истерзан, а летчик повел его на мост и под сильным огнем сбросил бомбы на цель.

Сто четырнадцать вылетов совершил капитан Иван Филонов к 1 июля 1944 года, когда был опубликован Указ Президиума Верховного Совета СССР о присвоении ему звания Героя Советского Союза.

В небе Болгарии, Румынии, Югославии летчик-штурмовик Филонов приумножил свою боевую славу. 20 октября 1944 года Иван Филиппович помогал югославским партизанам отражать атаки гитлеровцев. В это время он был сбит вражеским самолетом.

Герой Советского Союза Иван Филиппович Филонов похоронен в столице Югославии Белграде на горе Ахун. Одна из улиц Лисичанска в районе содового завода названа именем героя.