Родился 24 сентября 1896 года в семье украинского крестьянина. Через несколько лет отец направился на заработки шахтёром в Донбасс, куда перевёз и семью. Поэтому детство Дубового прошло в Донбассе. Учился в Киевском коммерческом институте.

 В ноябре 1916 года призван в Российскую армию. Зачислен в 30-й Сибирский пехотный полк, окончил школу прапорщиков в Иркутске в 1917 году. Ещё в период военной службы в июне 1917 года вступил в РСДРП(б).

Участвовал в установлении Советской власти в Иркутске и в Красноярске, однако сразу после этого вернулся в Донбасс, где также принял активное участие в революционных событиях. С февраля 1918 года — командир отряда Красной Гвардии в Бахмуте.

С марта 1918 года в Красной Армии. Был военным комиссаром Новомакеевского района, комендантом Центрального штаба Красной Гвардии Донбасса. Участвовал
в боях с германо-австрийскими оккупантами, в мае 1918 года назначен помощником начальника штаба красной 10-й армии. В её составе с боями отошёл
к Царицыну и участвовал в обороне Царицына летом и осенью 1918 года.

С февраля 1919 года — начальник штаба группы войск Киевского направления Украинского фронта, воевал против войск Петлюры. Вскоре назначен начальником штаба 1-й Украинской Советской армии, в мае — июле исполнял должность командующего этой армией. В июле был начальником 3-й пограничной дивизии, затем начальником 44-й стрелковой дивизии. В начале августа 1919 года дивизия была объединена с 1-й Украинской стрелковой дивизией Щорса, который стал её командиром, а Дубовой — его заместителем. В конце августа Щорс был убит в бою,
и Дубовой вновь стал начальником 44-й стрелковой дивизии. Это назначение впоследствии породило версию о том, что Щорс был застрелен Дубовым из-за желания занять его место. Эта версия основана на заведомо ложном свидетельстве Дубового
о характере ранения Щорса — он утверждал, что пуля вошла в висок, тогда как при вскрытии могилы Щорса и исследовании останков было установлено, что пуля вошла
в затылок. Однако никаких доказательств причастности Дубового к гибели Щорса нет.

Во главе дивизии сражался до конца гражданской войны против армий Петлюры, Деникина и в советско-польской войне в составе 12-й армии на Западном, Южном
и Юго-Западном фронтах. 

В 1921 году активно участвовал в ликвидации политического бандитизма
и повстанческих выступлений на Украине. Отличался личным мужеством в боях.
При этом всегда был активным сторонником укрепления дисциплины в войсках, боролся с проявлениями анархии и мародерства в своих частях.

После окончания войны продолжал командовать дивизией до 1922 года. С 1924 года — командир 14-го стрелкового корпуса, расквартированного в Киевской и Черниговской губерниях. В 1927 и в 1932 годах по несколько месяцев стажировался в германском рейхсвере. В 1928 году окончил Курсы усовершенствования высшего начальствующего состава.

С октября 1929 года — помощник командующего, а с декабря 1934 года — заместитель командующего войсками Украинского военного округа, жил в Киеве. 

С мая 1935 года — командующий войсками Харьковского военного округа, одновременно назначен членом Военного совета при Народном комиссаре обороны СССР.

В 1920 году награждён орденом Красного Знамени.

Деятели ОУН в 1930-е годы с целью получения для себя финансирования от фашистов распространяли в Третьем рейхе слухи, что якобы некоторые советские военные высокого ранга, командующие крупными войсковыми соединениями на Украине, среди которых называлось и имя Ивана Дубового, симпатизируют украинским националистам.

Был арестован 21 августа 1937 года. Содержался в тюрьме почти год. На следствии признал себя виновным в участии в антисоветском, троцкистском и военно-фашистском заговоре в РККА. 28 июля 1938 года приговорен Военной коллегией Верховного суда СССР к высшей мере наказания. Расстрелян в тот же день в Москве. Тогда же был арестован и приговорён к лишению свободы его отец, работавший
в комитете партийного контроля на Северном Кавказе. Он умер в лагерях ГУЛАГ
в 1941 году.

Определением Военной коллегией Верховного суда СССР от 14 июля 1956 года реабилитирован.