Отец Иван Матвеевич Катаев (1875 — 1946) — историк, профессор, доктор исторических наук, выпускник Московского университета, автор работ по археографии, отечественной истории, истории Москвы, очерков по русской истории. Он известен как организатор исторической науки в Перми, Магнитогорске. Автор учебника по русской истории для средней школы в трех частях. Вышедший в свет в 1907 г., учебник выдержал четыре издания и оказал существенное влияние на исторические знания учащихся начала XX века.
Мать происходила из рода Кропоткиных, была племянницей теоретика анархизма и географа князя Петра Алексеевича Кропоткина.
Дед по отцовской линии был сельским священником в Вятской губернии. Брат отца, Николай Матвеевич Катаев, по образованию агроном (окончил Петровскую (Тимирязевскую) академию), был сослан (из Петербурга) в Ярославскую губернию за участие в народническом движении. В Ярославле познакомился с Марией Яковлевной Колмогоровой, дочерью предводителя угличского дворянства. В 1903 у них родился сын, будущий академик Андрей Николаевич Колмогоров. Мария умерла при родах, Николай погиб в 1919 году во время деникинского наступления.
Иван учился в гимназии в Москве и в Суздале. В 1919 вступил в ВКП(б) и в Красную Армию. 1921 — воевал на Кавказе (г. Грозный), работал в газете и был одним из организаторов «Театра Революционной Сатиры». Демобилизовавшись, поступил на экономический факультет Московского университета.
С 1923 член РАПП, с 1926 один из руководителей группы «Перевал». Был членом правления Союза писателей (с 1934) и создателем «Литературной газеты». Попутно работает в издательстве «Город и деревня», печатает рассказы и очерки.
1927 — выходит повесть «Сердце». Затем — «Поэт», «Жена», сборник «Отечество»…
1930 — началась кампания в печати против «Перевала» в связи с выходом двух сборников И. И. Катаева. За рассказ «Молоко» писателя обвинили в проповеди христианства.(статья в «Правде» под заголовком «О „сладеньких попиках“ и „всеобщем молочке“».
1934 — опубликованы рассказы «Встреча» и «Ленинградское шоссе».
Нападки на творчество И. И. Катаева закончились тем, что он был арестован (1937), осуждён по статье «враг народа» и расстрелян. Прах захоронен среди «невостребованных» в могиле N 1 Донского кладбища.
После реабилитации (1956) произведения неоднократно переиздавались (благодаря усилиям вдовы писателя Марии Терентьевой-Катаевой).