Нарадзіўся 19 снежня1879 года ў Млаве (цяпер у Польшчы) у польскай мяшчанскай сям’і[4][5]. Адукацыю атрымаў на Вышэйшых тэхнічных курсах у Варшаве, электратэхнік. У 1900 годзе ўступіў у шэрагі Сацыял-дэмакратыі Каралеўства Польскага і Літвы (СДКПіЛ), якая ў 1906 увайшла ў РСДРП, бальшавік. Да Кастрычніцкай рэвалюцыі шэсць разоў падвяргаўся арыштам, правёў шмат гадоў у царскіх засценках турмаў і сібірскай спасылцы.
У красавіку 1917 года — член Петраградскага савета.
У красавіку 1919 года — намеснік старшыні Савета абароны Літоўска-Беларускай ССР.
Падчас вайны з Польшчай быў членам Рэўваенсавета 16-й арміі Заходняга фронту і ўваходзіў у склад Рэвалюцыйнага Камітэта Польшчы.
З красавіка 1921 года — намеснік старшыні УЧК—ДПУ (пераемнік І. К. Ксенафонтава), па яго прапанове было створана спецыяльнае бюро па вядзенні актыўнай выведкі — дэзінфармацыі праціўніка. Кіраваў высылкай урачоў[6], прафесараў і іншых прадстаўнікоў інтэлігенцыі[7][8][9][10] (на пасадзе намесніка старшыні ГПУ яго змяніў Мянжынскі).
З жніўня 1923 года — член РВС СССР і начальнік забеспячэння РСЧА.
У 1924—1925 гадах — член Цэнтральнай рэвізійнай камісіі РКП(б). З 1925 года — кандыдат у члены ЦК УКП(б).
У лютым 1925 — чэрвені 1930 года — намеснік старшыні РВС СССР і намеснік наркама па ваенных і марскіх справах СССР. Адначасова з студзеня 1927 — старшыня «Тсаавіяхім» СССР.
У 1933—1935 гадах — начальнік Галоўнага ўпраўлення Грамадзянскага паветранага флоту пры СНК СССР.
У лютым 1935 года абраны сакратаром Саюзнага Савета ЦВК СССР.
28 ліпеня1938 года Ваеннай калегіяйВярхоўнага суда СССР прыгавораны да расстрэлу. Расстраляны 29 ліпеня 1938 года. Усё абвінавачванне Уншліхту было пабудавана на самаабгаворы. Аднак, будучы выкліканым на Ваенную Калегію Вярхоўнага Суда СССР, Уншліхт заявіў, што «ў арганізацыі „ПАВ“ ён ніколі не знаходзіўся і ўсе гэтыя паказанні даў выключна таму, што не мог пераносіць працяглага допыту.
Падчас допыту пракурорам Саюза ССР ён нічога не заявіў аб сваёй недатычнасці да контррэвалюцыйнай арганізацыі таму, што падчас гэтага допыту прысутнічала некалькі чалавек упаўнаважаных НКУС, пры якіх ён баяўся адмаўляцца ад сваіх ранейшых паказанняў, а таму і перад пракурорам Саюза пацвердзіў усе свае ранейшыя паказанні». (Справа Уншліхта, т. I, л. д. 103.) Нягледзячы на абсурднасць прад’яўленых супраць Уншліхта абвінавачванняў і яго катэгарычную адмову ў судзе ад усіх паказанняў, дадзеных ім у выніку яго збіцця, Ваенная Калегія асудзіла яго да вышэйшай меры пакарання. Па сутнасці справы, гэта быў не суд, а простае выкананне фармальнасцей. Дастаткова сказаць, што ўсё судовае разбіральніцтва па справе Уншліхта адбывалася на працягу 20 хвілін.
25 лютага 1931 года ў Хабараўску была заснавана Далёкаўсходняя краёвая школа грамадзянскіх пілотаў імя І. С. Уншліхта «Тсаавіяхім». З 1 мая 1934 года на яе базе адкрыўся Хабараўскі аэраклуб імя Герояў лётчыкаў-чалюскінцаў Тсаавіяхіма, які працуе да гэтага часу.