Родился 26 сентября (9 октября) 1910 года в деревне Торово (ныне не существует, территория Череповецкого района Вологодской области). Детство и юность провёл в городе Череповец. Окончил 5 классов школы. В 1924-1925 гг. работал курьером на Череповецком лесопильном заводе. В 1929 году окончил Череповецкий лесомеханический техникум. Работал слесарем и техником-приёмщиком готовой продукции на заводе "Красный путиловец" в Ленинграде (ныне Санкт-Петербург).

С ноября 1930 года в рядах Красной Армии. В 1932 году окончил Ленинградскую военно-теоретическую школу ВВС, в 1934 году - Оренбургскую военную авиационную школу лётчиков. Служил в строевых частях ВВС (Сибирский военный округ), был лётчиком и командиром звена. С сентября 1937 года - в запасе. В 1938-1941 гг. работал пилотом в санитарной авиации (Новосибирская и Читинская области). С сентября 1941 года снова в рядах Красной Армии. Служил лётчиком в запасных авиационных полках (Чебоксары).

С июля 1942 года младший лейтенант И. В. Новожилов в действующей армии в должности командира звена 440-го ИАП, летал на ЛаГГ-3. С октября 1942 года - в 13-м ИАП (24 августа 1943 года преобразован в 111-й Гвардейский ИАП), летал на Ла-5.

К маю 1943 года помощник командира 13-го истребительного авиационного полка по воздушно-стрелковой службе (201-я истребительная авиационная дивизия, 2-й смешанный авиационный корпус, 8-я Воздушная армия, Южный фронт) капитан И. В. Новожилов выполнил около 230 боевых вылетов, провёл около 75 воздушных боёв, в которых лично сбил 12 и в составе группы 6 самолётов противника (в материалах наградного листа говорится о 13 личных и 7 групповых победах). Указом Президиума Верховного Совета СССР от 24 августа 1943 года удостоен звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда".

С ноября 1943 года служил лётчиком-инспектором по технике пилотирования 10-й Гвардейской ИАД. 15 декабря 1943 года получил тяжёлые травмы в лётном происшествии, после лечения в боевых действиях больше не участвовал. Всего совершил около 300 боевых вылетов, провёл около 100 воздушных боёв, сбил лично 16 и в составе группы 6 самолётов противника. Сражался на Сталинградском, Южном, Северо-Кавказском, Воронежском и 1-м Украинском фронтах. С августа 1945 года Гвардии майор И. В. Новожилов - в запасе. Жил в городе Харьков (Украина), с 1965 года - в Москве. Умер 21 октября 1976 года, похоронен на Новодевичьем кладбище.

Награждён орденами: Ленина (24.08.1943), Красного Знамени (30.08.1942, 26.04.1943), Отечественной войны 1-й степени (27.08.1943); медалями.