Родился 25 марта 1909 года в Киеве в семье рабочего (по другим источникам — селе Глушково Курской области[1]). По национальности — русский. Окончил сельскую школу, батрачил. Затем работал слесарем на Глушковской суконной фабрике и на заводе «Серп и молот» в Харькове. В 1932 году окончил 2 курса Харьковского техникума связи.
Участник Великой Отечественной войны с 22 июня 1941 года: в этот день на истребителе И-16 поднялся в воздух для отражения налёта немецкой авиации на Севастополь. Там же над Севастополем 31 августа 1941 года капитан Любимов одержал свою первую победу, сбив бомбардировщик Хе-111[3].
К 25 сентября совершил 115 боевых вылетов с налётом в 140 часов, а к началу октября 1941 года одержал 4 личных и 1 групповую победы. 9 октября 1941 года был сбит и тяжело ранен в неравном воздушном бою над Перекопским перешейком, с огромным трудом сумел посадить свой истребитель Як-1 в степи, но немецкие лётчики продолжали добивать его уже на земле после его вынужденной посадки. При этом Любимов получил второе тяжёлое ранение и лишился ступни левой ноги (её ампутировали в госпитале)[4].
Однако после длительного лечения Иван Любимов добился возвращения в строй и освоил полёты с протезом. В июле 1942 года вернулся в 32-й истребительный авиаполк ВВС Черноморского флота, продолжил боевые вылеты. После гибели командира полка майора А. З. Павлова в октябре 1942 года назначен командиром полка. За отличное выполнение заданий командования и массовый героизм личного состава 31 мая 1943 года полку было присвоено гвардейское звание и он получил наименование 11-й гвардейский истребительный авиационный полк ВВС ВМФ. За отличия в боях досрочно получил очередные воинские звания майор (в марте 1942 года) и подполковник (в октябре того же года)[5].
К сентябрю 1943 года командир 11-го гвардейского истребительного авиационного полка (1-я минно-торпедная авиационная дивизия ВВС ВМФ, ВВС Черноморского флота) гвардии подполковник И. С. Любимов совершил 109 боевых вылетов, провёл 21 воздушный бой, в которых сбил лично 5 и в составе пары 2 самолёта противника (в наградном листе говорится о 8 лично сбитых самолётах).
Указом Президиума Верховного Совета СССР «О присвоении звания Героя Советского Союза офицерскому, старшинскому и рядовому составу Военно-Морского флота» от 22 января 1944 года за «образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецкими захватчиками и проявленные при этом отвагу и геройство» удостоен звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда» (№ 2893)[6].
После окончания курсов в мае 1945 года вернулся к командованию 4-й истребительной авиадивизии ВВС Черноморского флота, командовал ею по декабрь 1948 года. В январе 1950 года окончил авиационный факультет Высшей военной академии имени К. Е. Ворошилова. С января 1951 года — председатель квалификационной комиссии авиации ВМС СССР. С июля 1951 года — начальник ПВО — командующий Приморским районом ПВО Черноморского флота. С января 1953 года — начальник ПВО Черноморского флота — заместитель командующего ВВС Черноморского флота. С января 1955 года — старший преподаватель кафедры ВВС флота в Высшей военной академии имени К. Е. Ворошилова (с 1958 года — Военная академия Генерального штаба). В феврале 1973 года генерал-майор авиации И. С. Любимов уволен в отставку[5].
Жил в Москве. Умер 26 декабря 2000 года в Москве на 92-м году жизни. Похоронен на Кунцевском кладбище.
Герои Советского Союза: Краткий биографический словарь / Пред. ред. коллегии И. Н. Шкадов. — М.: Воениздат, 1987. — Т. 1 /Абаев — Любичев/. — 911 с. — 100 000 экз. — ISBN отс., Рег. № в РКП 87-95382.
Коллектив авторов. Великая Отечественная: Комдивы. Военный биографический словарь / В. П. Горемыкин. — М.: Кучково поле, 2014. — Т. 2. — С. 664-665. — 1000 экз. — ISBN 978-5-9950-0341-0.
Авдеев М. В. У самого Черного моря. — М.: ДОСААФ, 1975.
Боевые звёзды киевлян. — Киев: Политиздат Украины, 1983. — С.234—237.
Доценко В. Д. Словарь биографический морской. — СПб., 2000. — С.241.
Лурье В. М.. Адмиралы и генералы Военно-морского флота СССР (1946—1960). — М.: Кучково поле, 2007. — 672 с. — 3000 экз. — ISBN 978-5-9950-0009-9.