Иван Трубецкой родился в семье боярина Юрия Петровича Трубецкого и княжны Ирины Васильевны Голицыной, сестры фаворита царевны Софьи. С самых молодых лет служил он в лейб-гвардии Преображенском полку и был уже капитаном в 1693 году, а через год — подполковником. Кроме того, еще совсем молодым человеком Трубецкой стал боярином, соединив старые чины Московского государства и новые чины и звания петровского времени.Петр Великий доверил именно ему надзор за мятежной сестрою своей, которая содержалась под стражей в московском Девичьем монастыре и охраняя, которую князь чудом пережил нападение стрельцов на монастырь. Дав Трубецкому чин генерал-майора, царь назначил его в 1698 г. новгородским наместником.
В Северной войне, начавшейся неудачным для русской армии сражением под Нарвой, князь командовал дивизией и попал в плен, в котором пробыл восемнадцать лет. Карл XII разрешил жене Трубецкого Ирине Григорьевне Нарышкиной приехать к супругу и жить вместе с ним в Швеции. Позднее Иван Юрьевич даже был принят при шведском дворе. В 1718 г. его и генерала Артамона Головина царь обменял на пленного шведского фельдмаршала Карла-Густава Реншильда.
Возвратившись в Россию, князь удостоился звания генерал-лейтенанта в первый день 1719 г., а спустя три месяца был назначен командующим всеми кавалерийскими полками на Украине. 28 января 1722 г., когда праздновалось заключение Ништадтского мира со Швецией, князь получил чин генерал-аншефа и стал членом Военной коллегии. В феврале он был назначен киевским генерал-губернатором и в этой должности находился до декабря следующего года. С восшествием на престол Петра II Трубецкой вернулся на службу и 25 февраля 1728 г. удостоился чина генерал-фельдмаршала, не имея особых военных заслуг.
При вступлении на престол Анны Иоанновны Трубецкой выступил как ярый противник «верховников», пытавшихся ограничить самодержавную власть. Здесь немалую роль сыграли родственные связи. Племянница Ивана Юрьевича, Прасковья Юрьевна, вышедшая замуж за графа Салтыкова, состоявшего в близком родстве с Анной Иоанновной, мать которой происходила из этой семьи, была сторонницей императрицы и сумела убедить выступить против «верховников» и своего дядю. За эти заслуги князь был пожалован в сенаторы и награжден 26 апреля 1730 г. орденами св. Андрея Первозванного и св. Александра Невского. Будучи уже в преклонном возрасте, Трубецкой лишь изредка появлялся на заседаниях Военной коллегии, членом которой он состоял. Однако 23 мая 1739 г. именным указом Анны Иоанновны в Москве вновь утверждалась должность генерал-губернатора, на которую был назначен Иван Юрьевич. На этой должности он находился всего семь месяцев и по собственному прошению 23 декабря этого же года был уволен от военной и гражданской службы.
С восшествием на престол Елизаветы Петровны князь Трубецкой одним из первых принес ей присягу и поддержал новую императрицу. Возвратившись в Санкт-Петербург, указом императрицы он вновь был назначен сенатором, но в заседаниях Сената почти не участвовал. Скончался И. Ю. Трубецкой 16 января 1750 г. и похоронен в Александро-Невском монастыре, в церкви св. Лазаря. Он был последним боярином, пережившим почти на полвека замену Боярской думы Сенатом. Племянником Ивана Юрьевича являлся Никита Юрьевич Трубецкой (1699-1767).