Образцов Иван Филиппович родился 28 июля 1920 г. в деревне Быки Максатихинского района Тверской области в крестьянской семье. Окончив школу, И. Ф. Образцов поступил в Ленинградский автодорожный (преобразованный в 1941 г. в авиационный) институт.
С началом Великой Отечественной войны в июне 1941 г. он добровольно вступил в 68-й истребительный батальон и участвовал в боях под ст. Чудово Ленинградской области. По решению Государственного комитета обороны в сентябре 1941 г. всех студентов институтов, обеспечивающих подготовку кадров для оборонных отраслей, отозвали с фронта для продолжения обучения. Вернувшегося с фронта И. Ф. Образцова в начале 1942 г. направили в МАИ, который в это время был эвакуирован в Алма-Ату.
После успешного окончания МАИ в 1944 г. И. Ф. Образцов остался работать в институте. Там он прошел все ступени преподавательской работы: ассистент, старший преподаватель, доцент, профессор, заведующий кафедрой. Уже в 1949 г. И. Ф. Образцов успешно защитил кандидатскую диссертацию, в 1957 г. стал доктором технических наук, а в 1958 г. ему было присвоено учёное звание профессора. Иван Филиппович был продолжателем школы члена-корреспондента АН СССР В. З. Власова и внес значительный личный вклад как в развитие его идей и методов, так и во внедрение их в учебный процесс и инженерную и авиационную практику.
В 1956 г. И. Ф. Образцов в тридцатишестилетнем возрасте стал деканом самолётостроительного факультета, где его предшественниками на этом посту были такие известные авиаконструкторы, как Н. Н. Поликарпов, П. Д. Грушин, А. С. Яковлев, В. М. Мясищев.
В 1958 г. он назначается директором (а с 1961 г. — ректором) МАИ и на этом посту работает до 1972 г. За это время под руководством И. Ф. Образцова МАИ получил статус не только авиационного, но и ракетно-космического вуза, готовящего специалистов по всему спектру специальностей этих отраслей. В эти годы Образцовым была впервые провозглашена задача превращения МАИ в технический университет, сделаны первые значительные шаги в этом направлении.
Признанием научных заслуг И. Ф. Образцова стало избрание его членом-корреспондентом (1966 г.), а в 1974 г. — действительным членом (академиком) АН СССР.
18 февраля 1972 г. с учётом успешной и плодотворной работы в качестве ректора МАИ И. Ф. Образцов был назначен на должность министра высшего и среднего специального образования РСФСР, которым оставался до 1990 года.
Кандидат в члены Центрального комитета КПСС (1981—1990). Депутат Верховного Совета РСФСР (1967—1989 гг.), народный депутат СССР (1989—1991 гг.).
Работая министром, академик Образцов продолжал свою научную деятельность. В 1982—1992 гг. он занимал пост председателя Российского национального комитета по теоретической и прикладной механике АН СССР, в 1986—2004 гг. был председателем научного совета РАН по механике конструкций из композиционных материалов, а в 1996—2005 гг. — советником Президиума РАН. И. Ф. Образцов был главным редактором журнала «Известия РАН. Механика твёрдого тела» с 1988 г.
По инициативе академика Образцова в 1989 г. был учрежден Институт прикладной механики РАН (ИПРИМ РАН). И. Ф. Образцов стал директором-организатором института и руководил им до 1998 г.
Активное участие принимал И. Ф. Образцов в общественно-просветительской деятельности. Более 30 лет он возглавлял российское общество «Знание» — занимал должности председателя правления общества «Знание» РСФСР (1967—1992 гг.), президента (1992—1999 гг.), почётного президента (1999—2005 гг.) общества «Знание» России. Помимо этого, И. Ф. Образцов был президентом общенациональной академии «Знание» (1995—2005 гг.), президентом (1995—2001 гг.), почётным президентом (2001—2005 гг.) Академии наук авиации и воздухоплавания.
И. Ф. Образцов был создателем и организатором крупного проекта по созданию космоплана — многоразового транспортного воздушно-космического аппарата универсального применения (МТВКА-У). В начале 1990-х гг. к работе над проектом И. Ф. Образцовым были привлечены видные ученые, инженеры-конструкторы из ЦНИИМАШ, ЦАГИ, ГОСНИИАС. Разработка проекта велась в ИПРИМ РАН. Проектируемый космоплан представлял собой гиперзвуковой аппарат, предназначенный для наземного горизонтального старта и посадки, способного функционировать по одноступенчатой и двухступенчатой схемам, как в пилотируемом, так и в беспилотном вариантах.
И. Ф. Образцов скончался в 2005 г. в Москве. Похоронен на Троекуровском кладбище.