Родился 30 декабря 1923 года в деревне Ясенки (Щёкинский район Тульской области). Окончил Тульский железнодорожный техникум и аэроклуб. В январе 1940 году добровольно вступил в Красную Армию. В 1941 году окончил Зерноградскую военную авиационную школу пилотов, в течение 1,5 лет служил в ней лётчиком-инструктором. С января 1943 года старший сержант И. С. Улитин на фронтах Великой Отечественной войны в составе 116-го ИАП. Летал сначала на И-16, затем на Ла-5.

К ноябрю 1943 года заместитель командира эскадрильи 116-го истребительного авиационного полка (295-я истребительная авиационная дивизия, 9-й смешанный авиационный корпус, 17-я Воздушная армия, 3-й Украинский фронт) лейтенант И. С. Улитин совершил 202 боевых вылета, провёл 64 воздушных боя, лично сбил 14 самолётов противника. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 4 февраля 1944 года удостоен звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда" (№ 3221).

20 мая 1944 года командир эскадрильи 116-го ИАП старший лейтенант И. С. Улитин атаковал группу вражеских самолётов, пытавшихся штурмовать нашу транспортную колонну, сбил один из них, но в ходе дальнейшего боя столкнулся со своим ведомым и погиб. Всего выполнил 336 боевых вылетов, провёл более 70 воздушных боёв и сбил лично 19 самолётов противника.

Награждён орденами: Ленина (04.02.1944), Отечественной войны 1-й степени (18.07.1943, 07.07.1944), Красной Звезды (11.02.1943).