Родился 2 января 1932 года в деревне Параткуль Далматовского района Курганской области.
Свою трудовую деятельность Иван Нестеров начал еще в студенческие годы, был начальником геологической партии. После окончания института остался на кафедре разведки нефтяных и газовых месторождений. В 1954 году поступил в аспирантуру Свердловского горного института и стал постоянно выезжать на полевые работы в Омскую область и Казахстан.
Через год Иван Иванович назначен начальником геологоразведочной партии ВНИГРИ. Защитил кандидатскую диссертацию в 1958 году и переехал на работу в Томский филиал ВНИГРИ. Здесь он заведовал сектором геологии западных районов Западной Сибири.
С 1961 года Иван Иванович стал старшим научным сотрудником, заведующим отделом, а позже заместителем директора и директором института ЗапсибНИГНИ.
Иван Иванович в 1968 году являлся одним из организаторов и заведующим кафедры геологии нефти и газа в Тюменском индустриальном университете. В 1996 году – директор-организатор Тюменского филиала Института геологии нефти и газа СО РАН.
Под руководством Ивана Ивановича Нестерова в Тюмени сложилась мощная школа геологов нефти и газа, известная во всем мире. Ее заслуги отмечены в США, Канаде, Евросоюзе, Китае, многих других странах.
Нестеров входил в число первооткрывателей Самотлорского, Усть-Балыкского, Уренгойского месторождений. Разработанные под его руководством программы геологоразведочных работ в Западной Сибири были успешно реализованы.
Иван Иванович – доктор геолого-минералогических наук (1966), профессор (1968), член-корреспондент Академии наук СССР (РАН) (1976), член международных Академий наук: геоэкологии (1994), минеральных ресурсов (1995), экологии и безопасности жизнедеятельности (2002), заслуженный геолог РСФСР (1989), заслуженный геолог ХМАО (2007), член Национального комитета геологов России (с 2003 г.), почетный ученый Европы (2007), академик трех международных академий, почетный работник топливно-энергетического комплекса Минтопэнерго, член Национального комитета геологов России, член экспертно-научного совета при Федеральном агентстве по недропользованию Министерства природных ресурсов Российской Федерации, председатель Союза создателей Тюменского нефтегазового комплекса, председатель минералогического общества по Тюменской области АН СССР (РАН).
Является автором 13 изобретений, 684 научных статей, 39 монографий. В 2003 году получил патент на изобретение «Способ и устройство для измерения гравитационного поля».
Иван Нестеров выдающийся ученый-геолог, награжден государственными наградами, почетными грамотами. Удостоен премиями Правительства Российской Федерации, премии РАН им. академика И. М. Губкина.
Звание «Почетный гражданин города Тюмени» было присвоено Ивану Ивановичу Нестерову в 2011 году.
Ушел из жизни 1 февраля 2018 года. В 2020 году на фасаде здания Тюменского индустриального университета установили мемориальную доску.
