Родился 15 августа 1912 года в селе Щербиновка (ныне администрация города Дзержинска Донецкой области Украины). Окончил начальную школу. Работал на шахте № 11-12, а затем - на заводе имени Фрунзе в городе Константиновка (Донецкая область). С 1933 года в рядах Красной Армии, призван Липецким РВК (Воронежской области). В 1937 году окончил Борисоглебскую военную авиационную школу пилотов. Служил на Дальнем Востоке.

С 10 августа 1941 года старший лейтенант И. М. Пилипенко в действующей армии: в составе 40-го ИАП. Был заместителем командира и командиром эскадрильи. Боевую работу полк начал в системе ПВО города Сталино (ныне город Донецк, административный центр Донецкой области). С 7 сентября 1941 года приступил к боевой работе по прикрытию с воздуха военных объектов Донбасского бригадного района ПВО на самолётах И-16 (оперативно подчинялся штабу 76-й САД ВВС Южного фронта), 16 ноября 1941 года вошёл в состав 21-й САД ВВС Южного фронта, 6 декабря 1941 года передан в 5-ю РАГ СВГК, 29 декабря 1941 года возвращён в состав 21-й САД, 6 января 1942 года передан в непосредственное распоряжение командования ВВС Южного фронта (боевой работы не вёл).

23 января 1942 года полк вошёл в состав ВВС 57-й Армии Южного фронта, 30 апреля 1942 года переведён в состав ВВС 9-й Армии Южного фронта, 24 мая 1942 года вошёл в состав 217-й ИАД (4-й Воздушной армии Южного фронта), 8 сентября 1942 года переведён в состав 216-й ИАД (4-й Воздушной армии, Северной группы войск Закавказского фронта).

К середине сентября 1942 года командир эскадрильи 40-го истребительного авиационного полка (216-я истребительная авиационная дивизия, 4-я Воздушная армия, Закавказский фронт) капитан И. М. Пилипенко совершил 470 боевых вылетов, в 76 воздушных боях сбил лично 9 и в составе группы не менее 12 самолётов противника (в наградном листе говорится о 10 личных и 28 групповых победах). В мае 1942 года ранен в пятку левой ноги. За эти подвиги представлен к высшей награде страны.

2 октября 1942 года капитан И. М. Пилипенко погиб в воздушном бою при штурмовке вражеского аэродрома у станицы Солдатская (ныне Прохладненский район Кабардино-Балкарии). Всего совершил около 500 боевых вылетов, провёл более 80 воздушных боёв, в которых сбил 10 самолётов противника лично и не менее 13 в составе группы (вероятно, одержал и больше групповых воздушных побед). Указом Президиума Верховного Совета СССР от 13 декабря 1942 года посмертно удостоен звания Героя Советского Союза.

Похоронен на площади станицы Солдатской. Над могилой установлен гранитный памятник, вокруг него посажен парк. Навечно зачислен в списки воинской части. Именем Героя названы улицы в станице Солдатской и посёлке Щербиновке, а также Щербиновская средняя школа, где он учился. На стене дома, где родился И. М. Пилипенко, установлена мемориальная доска.

Награждён орденами: Ленина (09.09.1942, 13.12.1942), Красного Знамени (23.12.1941, 27.07.1942).