Родился 24 июня 1923 года в селе Василенково Печенежского района Харьковской области в крестьянской семье. Отец - Сухомлин Михаил Павлович (1899 - 1983); мать - Елена Кирилловна (1900 - 1985). Супруга - Зоя Ивановна (1927 г. рожд.); дочь - Коршунова Светлана (1947 г. рожд.).

После окончания неполной средней школы поступил в Бердянский сельскохозяйственный техникум. Окончив его в 1941 году, добровольцем вступил в армию. Вначале учился на радиотехнических курсах, а затем его направили в Камышинское танковое училище. Получив там звание лейтенанта, Иван Сухомлин в конце 1942 года стал командиром танкового взвода 68-й танковой бригады. В начале 1943 года принимал участие в ожесточенных боях на Брянском и Центральном фронтах. В одном из них был ранен и отправлен в госпиталь.

Находясь на лечении, лейтенант Сухомлин познакомился с танкистами 1-го гвардейского Донского танкового корпуса. Они уговорили его после выздоровления заехать в это прославленное соединение. Его хорошо встретил командир корпуса генерал-майор М.Ф. Панов. После короткой беседы он направил молодого лейтенанта в 17-ю гвардейскую танковую бригаду. Именно в ее составе И. Сухомлин прошел с боями тысячи километров. Вначале это были бои на Курской дуге. Затем после кровопролитных сражений танковая бригада одной из первых ворвалась в Орел. В конце 1943 года Иван Сухомлин участвовал в освобождении городов Речица и Калинковичи. За мужество и отвагу, проявленные в этих боях, он награжден орденом Отечественной войны II степени.

Особое место в боевой жизни Сухомлина занимает операция «Багратион». 1-й гвардейский Донской танковый корпус действовал тогда на главном направлении наступления войск 1-го Белорусского фронта. В конце июня 1944 года после окружения и уничтожения противника в районе Бобруйска корпус совершил стремительный бросок к Минску и вместе с соединениями 65-й армии генерала П.И. Батова освободил столицу Белоруссии. Войдя в город, корпус оказался в полосе действия 2-го Белорусского фронта и по распоряжению командования к исходу 5 июля сосредоточился в лесу в 60 километрах южнее Минска.

Там корпус получил задачу развивать наступление в направлении Несвиж, Молчадь, Слоним с целью упредить противника в выходе на реку Щару и организации обороны. При выполнении этой задачи особо отличились танкисты под командованием гвардии лейтенанта И.М. Сухомлина. Действуя на острие удара главных сил 17-й гвардейской танковой бригады, танковая рота с десантом автоматчиков должна была перерезать железную дорогу Лида-Барановичи, с ходу овладеть станцией Молчадь и к исходу 8 июля захватить мост через реку Щару у деревни Скрунзе.

Глубокой ночью отряд двинулся вперед к станции Молчадь. На этом пути находился населенный пункт Мицкевичи. Дозор установил, что фашисты превратили его в опорный пункт. Лейтенант Сухомлин решил ввести врага в заблуждение - двигаться в походной колонне с открытыми командирскими люками, периодически сигнализируя фарами всех танков. Артиллеристы противника, приняв отряд за своих, огонь не вели. Как только колонна вплотную приблизилась к вражеским позициям, танки Сухомлина развернулись в боевой порядок и, вдавив в землю несколько орудий с их расчетами, ворвались без потерь на противоположную окраину села Мицкевичи. А затем освободили и станцию Молчадь.

Внезапное появление советских танков вызвало среди фашистов панику. Они разбежались. Однако потом перешли в контратаку. Отряд уже успел занять оборону и встретил врага огнем. Несколько раз противник пытался вернуть важную для них станцию, но всякий раз откатывался назад. Восемь часов находились в окружении пока не подошли главные силы танковой бригады. За это время было захвачено 3 самоходных орудия, танк, 7 пушек, 26 автомобилей с различными грузами, железнодорожный состав с боевой техникой и боеприпасами, уничтожено до 100 солдат и офицеров противника.

На рассвете 9 июля 1944 года отряд Сухомлина подошел к реке Щаре. Оказалось, что мост у деревни Скрунзе взорван еще в 1941 году. Тогда танкисты двинулись на Слоним. В завязавшемся бою Сухомлин был тяжело ранен. Но главное решили. Удачные действия его отряда открыли путь 17-й гвардейской танковой бригаде к Слониму.

Стремительно наступая, Сухомлин первым ворвался на окраину города Слоним. В этом бою он лично уничтожил 2 самоходные пушки, минометную батарею, около 30 солдат и офицеров противника, а когда его танк был подожжен, продолжал вести бой, несмотря на ранение и сильные ожоги, и совершил таран вражеского самоходного орудия.

22 августа 1944 года Указом Президиума Верховного Совета СССР Ивану Михайловичу Сухомлину было присвоено звание Героя Советского Союза. Об этом он узнал в московском госпитале. Вскоре получил письмо от своих боевых друзей. Они поздравили его с присвоением высокого звания и желали скорейшего возвращения в родную часть. А в конце письма командира бригады есть строки: «Выздоравливайте быстрее, дорогой наш Иван Михайлович. Ждем Вас. Уважающий Вас гвардии полковник Б. Шульгин. 25.08.1944 г.» Это письмо Иван Михайлович хранит как самую дорогую реликвию.

После войны Иван Михайлович продолжал службу в войсках на командных должностях. В 1951 году окончил Военную академию бронетанковых и механизированных войск, а в 1955 году - Военную академию имени М.В. Фрунзе. После непродолжительной службы в войсках в 1961 году поступил в адъюнктуру бронетанковой академии. Окончил ее в 1963 году, получив ученую степень кандидата военных наук и был оставлен в академии преподавателем.

С 1965 по 1967 год исполнял интернациональный долг на Кубе. В дальнейшем работал в высших учебных заведениях. С 1975 по 1985 год был начальником факультета Военного Краснознаменного института.

Уйдя на пенсию в 1985 году, Иван Михайлович Сухомлин активно участвует в работе различных общественных организаций. Возглавляет организацию Героев Советского Союза и России Северного административного округа Москвы. Входит в состав бюро и правления Московского клуба Героев Советского Союза и России, полных кавалеров ордена Славы. Является первым вице-президентом Межрегиональной ассоциации
воинов-интернационалистов локальных войн и военных конфликтов. Часто выступает перед молодыми воинами, учащимися школ и профтехучилищ с воспоминаниями о подвигах однополчан в годы Великой Отечественной войны. Он - академик Академии военных наук.

Герой Советского Союза генерал-майор Иван Михайлович Сухомлин награжден орденами Ленина, Отечественной войны I и II степени, двумя орденами Красной Звезды, орденом «За службу Родине в Вооруженных Силах СССР» III степени. Удостоен звания почетного гражданина города Слоним с занесением его имени в Книгу народной славы и вручением свидетельства, медали и символического Золотого ключа города.

Имя И.М. Сухомлина написано золотыми буквами на стене в Зале славы Центрального музея Великой Отечественной войны 1941-1945 годов на Поклонной горе в Москве.

Живет в Москве.