Родился в 1925 году в крестьянской семье. По национальности русский.
По окончании неполной средней школы работал в колхозе трактористом.
Призван в ряды Красной армии в феврале 1942 года. В 1943 году, по окончании Московского военного пехотного училища, направлен на фронт. С 1944 года — член ВКП(б)/КПСС.
Командир роты старший лейтенант Алтухов особо отличился в боях за освобождение Югославии и Венгрии. Так, 11 ноября 1944 года рота под его командованием первой из полка преодолела Дунай в районе югославского города Апатин (ныне в Сербии) и в ходе ожесточённых боёв, преодолев сопротивление противника, обеспечила переправу остальных подразделений полка. Контратаки немцев продолжались в течение десяти суток, все они были отбиты. Результатом этого явилось уничтожение большого количества живой силы противника, БТР, нескольких огневых точек.
В одном из боёв 8 декабря 1944 года И. С. Алтухов погиб.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 24 марта 1945 года за образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецкими захватчиками и проявленные при этом отвагу и геройство старшему лейтенанту Алтухову Ивану Сергеевичу посмертно присвоено звание Героя Советского Союза.