Член ВКП(б) с 1942 года. Рано потерял родителей. Воспитывался у брата в Москве. Окончил 7 классов неполной средней школы ¦487 и аэроклуб в городе Люблино (ныне в черте города Москвы). В РККА с 1939 года. Окончил 2-ю Борисоглебскую Краснознаменную военную авиационную школу летчиков имени В.П.Чкалова.

С началом Великой Отечественной войны на фронте. Капитан Астахов И.М. к февралю 1944 года совершил 283 боевых вылета. Провел 63 воздушных боя, в которых лично сбил 12 и в составе группы - 7 самолетов противника.

3 марта 1944 года в районе города Рудня Смоленской области в паре со своим ведомым вступил в бой с превосходящими силами противника. Сбил истребитель Me-109. В бою был тяжело ранен, а его самолет получил повреждения. Израсходовав боекомплект, таранил еще один фашистский самолет и сам погиб.

Звание Героя Советского Союза Ивану Михайловичу Астахову присвоено посмертно 1 июля 1944 года.

Награжден орденами Ленина, Красного Знамени, Отечественной войны 1 степени, Красной Звезды.

Похоронен у деревни Переволочье Руднянского района Смоленской области. В музее школы ¦487 города Москвы хранятся экспонаты, посвященные жизни и подвигам Героя.