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 им. Фрунзе в городе Константиновка Донецкой области. С 1933 года в рядах Красной Армии. В 1937 году окончил Борисоглебскую военную авиационную школу пилотов. Служил на Дальнем Востоке.

С 10 августа 1941 года старший лейтенант И. М. Пилипенко на фронтах Великой Отечественной войны в составе 40-го ИАП (заместитель командира и командир эскадрильи), летал на И-16. Воевал на Южном и Закавказском фронтах. В мае 1942 года ранен в пятку левой ноги.

К середине сентября 1942 года командир эскадрильи 40-го истребительного авиационного полка (215-я истребительная авиационная дивизия, 4-я Воздушная армия, Закавказский фронт) капитан И. М. Пилипенко совершил 470 боевых вылетов, в 76 воздушных боях лично сбил 9 и в группе не менее 12 самолётов противника (в наградном листе говорится о 10 личных и 28 групповых победах). 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 (Прохладненский район Кабардино-Балкарской АССР). 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).