Родился 25 марта 1909 года в городе Киев (Украина) (по другим источникам – в селе Глушково Курской области, Россия) в семье рабочего. Русский. Детство и юность его прошли в Глушково.
Окончил фабрично-заводскую семилетнюю школу в 1925 году. С 1926 по 1929 год работал слесарем на Глушковской суконной фабрике.
Окончил два курса Харьковского техникума связи в 1932 году.
В Красной Армии с апреля 1932 года.
Окончил 9-ю военную Харьковскую авиационную школу лётчиков и лётчиков – наблюдателей в августе 1933 года.
Служил в 32-м истребительном авиационном полку Военно-воздушных сил Черноморского флота: с августа 1933 года был пилотом, с ноября 1934 года - младшим лётчиком, с апреля 1938 года - командиром звена, с ноября 1939 года - начальником штаба 2-й эскадрильи.
С июня 1940 года исполнял обязанности начальника штаба 2-й эскадрильи в 8-м истребительном авиационном полку.
В 1940 году присвоено звание старшего лейтенанта.
В августе 1940 года был назначен командиром 5-й эскадрильи 32-го истребительного авиационного полка ВВС Черноморского флота.
Участвовал в Великой Отечественной войне с 22 июня 1941 года.
Командуя эскадрильей 32-го истребительного авиационного полка ВВС Черноморского флота, принимал участие в боях за Крым, защищал Севастополь.
Летая на истребителях И-16 и Як-1, сбил лично 4 самолета и в составе пары 1 самолет.
В 1941 году присвоено звание капитана.
9 октября 1941 года в воздушном бою с Ме-109 из 3-й группы 77-й истребительной эскадры Люфтваффе был ранен и подбит, произвёл вынужденную посадку южнее речки Ишунь. Обстрелом на земле был тяжело ранен в обе ноги, причем снарядом ему оторвало ступню левой ноги.
Около года находился на излечении в госпитале, после чего добился разрешения летать с протезом.
В июле 1942 года был назначен штурманом 32-го истребительного авиационного полка ВВС Черноморского флота, а в сентябре (октябре) 1942 года - командиром этого полка (в мае 1943 года полк стал 11-м гвардейским истребительным авиационным полком).
В 1943 году присвоено звание подполковника.
С 3 октября 1943 года командовал 4-й истребительной авиационной дивизией ВВС Черноморского флота.
Принимал участие в освобождении Новороссийска, Таманского полуострова, Керчи, Крыма, Северного Причерноморья, в боях за Румынию.
Летая с протезом на истребителе Р-39 «Аэрокобра», сбил лично 2 самолета и в составе пары 1 самолет.
Всего произвел 109 боевых вылетов, участвовал в 21 воздушном бою, сбил лично 6 самолетов и в составе пары 2 самолета.
В октябре 1944 года, после окончания боевых действий на Черном море, был направлен на учёбу.
Окончил Высшие академические курсы при Военно-Морской академии в мае 1945 года.
С мая 1945 года снова командовал 4-й истребительной авиационной дивизией ВВС Черноморского флота.
Окончил авиационный факультет Военной академии Генерального штаба имени К.Е. Ворошилова (учился с декабря 1948 года по январь 1950 года).
11 мая 1949 года присвоено звание «генерал-майор авиации».
С января 1951 года служил Председателем квалификационной комиссии авиации ВМС СССР, с июля 1951 года - начальником ПВО и командующим Приморским районом ПВО Черноморского флота, с января 1953 года - начальником ПВО флота и заместителем начальника ВВС Черноморского флота.
В 1955 году защитил кандидатскую диссертацию.
С января 1955 года работал старшим преподавателем кафедры ВВС флота в Высшей военной академии имени К. Е. Ворошилова (с 1958 года именовалась Военной академией Генерального штаба).
Доцент, профессор, кандидат военных наук.
В феврале 1973 года в звании генерал-майора авиации был уволен в отставку.
Проживал в городе Москва (Россия).
Умер 26 декабря 2000 года. Похоронен на Кунцевском кладбище в Москве.
Список известных воздушных побед И. С. Любимова:
31.08.1941 1 Хе-111 Севастополь
08.09.1941 1 Ме-109 Берислав
20.09.1941 1 Ме-109 аэродром Тагайлы
30.09.1941 1/2 Ме-109 Перекоп
02.10.1941 1 Ме-109 Перекоп
30.06.1943 1/2 Ме-109 Эриванская
25.08.1943 1 Ме-110 Мысхако
22.09.1943 1 ФВ-190 мыс Железный Рог
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 22 января 1944 года, за проявленные мужество, отвагу и бесстрашие в боях, гвардии подполковнику Ивану Степановичу Любимову было присвоено звание Героя Советского Союза (медаль «Золотая Звезда» № 2893).
Награжден двумя орденами Ленина (29.01.1942, 22.01.1944), тремя орденами Красного Знамени (29.11.1942, 24.02.1943, 1952), орденом Ушакова 2-й степени* (27.09.1944), орденом Отечественной войны 1-й степени (11.03.1985), орденом Красной Звезды (1947), медалями «За боевые заслуги» (03.11.1944), «За оборону Севастополя», «За оборону Кавказа», «За победу над Германией» и многими другими, а также орденом Британской Империи 4-й степени (1944).
Примечание:
* Орден имел порядковый № 16.