У 1756–1762 роках Іван Старов вчився в Петербурзькій академії мистецтв. Одним із його вчителів був відомий російський архітектор Олександр Федорович Кокоринов. У 1762–1768 роках як пенсіонер перебував на навчанні у Парижі та Римі. У 1769–1772 роках молодий архітектор викладав в Академії Мистецтв, з 1679 року він – академік, а з 1785-го – професор. У 1772–1774 роках – головний архітектор «Комиссии о каменном строении Санкт-Петербурга и Москвы». Брав участь у вирішенні питань забудови «погорілих місць» у містах Москва, Порхов, Любимов, причетний до розробки проектів Пскова, Нарви, Великого Устюга, Воронежа. З 1770 року Старов почав виконувати особисті завдання князя Григорія Потьомкіна, мав особливо значні державні та приватні замовлення.
3 1774 року І. Старов працював над реконструкцією Олександро-Невської лаври у Петербурзі. 1800-го і до кінця життя очолював будівельний контроль за зведенням Казанського собору. Створив перлину архітектурного мистецтва – Таврійський палац (1783–1789) у Петербурзі.
У 1786–1790 роках Іван Старов виконував проектно-будівельні роботи для Півдня імперії, багато працював в Україні, зокрема 1790 року розробив проекти планування Миколаєва та Катеринослава. У Катеринославі за його проектом було побудовано палац Потьомкіна (1787–1789), у Миколаєві архітектор спроектував ряд будівель: магістрат, адміралтейство, крамниці Молдаванського ринку.
Іван Єгорович Старов відомий як один із засновників російського класицизму, але класицизм він уміло поєднував із місцевими архітектурними традиціями.
Помер 17 квітня (5 – за ст. ст.) 1808 року, похований у Петербурзі.