Родился в Новом Осколе Курской губернии (ныне Белгородская область), в небогатой семье чиновника уездного суда, коллежского регистратора Д.А. Путилина.
Учился четыре года в реальном училище, затем сдал экзамены за весь гимназический курс экстерном в Петербургском университете.
В двадцать три года И. Путилин поступает на службу в полицию, получив должность младшего помощника квартального надзирателя на Толкучем рынке Санкт-Петербурга.
В первые годы работы сумел настолько проявить свои способности и смелость при поимке опасных преступников, что удостоился ордена Святого Станислава 3-й степени, и с этого момента начинается его головокружительная карьера. Знаки отличия и повышения по службе следуют одно за другим, растет и множится число раскрытых им преступлений. Он получил первоначальное представление о сыскной работе на примере первых лично раскрытых дел и продолжал оттачивать свое оперативное мастерство. Авторитет Путилина был настолько высок, что ему поручают расследование наиболее сложных правонарушений в сфере экономики.
В январе 1863 г. его командировали в распоряжение Высочайше утвержденной, под председательством статс-секретаря князя Голицына следственной комиссии. Указанная следственная комиссия учреждена по делу о злоупотреблениях в изготовлении и торговле золотыми и серебряными вещами.
31 декабря 1866 г. приказом Санкт-Петербургского обер-полицмейстера Ф. Ф. Трепова за № 266 И. Д. Путилин временно назначен начальником Сыскной полиции. С этого момента начало свою жизнь первое оперативно-розыскное подразделение русской полиции. Впоследствии оно положило начало всем остальным оперативно-розыскным подразделениям Министерства внутренних дел Российской империи.
Годы, проведенные И. Д. Путилиным на сыскной работе, отрицательно сказались на здоровье. Он стал часто болеть и брать отпуска для поправки здоровья. Понимая, что полноценно руководить Сыскной полицией уже не может, решает уйти в отставку.
1 февраля 1875 г., согласно его прошения, уволен от службы.
31 января 1875 г. Император Александр III назначил И. Д. Путилину пенсию в 1800 руб./год из Государственного Казначейства со дня увольнения от службы (1 февраля 1875). Но немногим более трех лет длился его отдых.
1 июня 1878 г. с разрешения министра внутренних дел, И. Д. Путилин причислен к министерству внутренних дел с откомандированием в распоряжение Санкт-Петербургского градоначальника.
3 июня 1878 г. на него возложено заведование Сыскным отделением.
4 мая 1889 г. И. Д. Путилин окончательно вышел в отставку.
Находясь на отдыхе, великий сыщик посвятил себя литературе. Он оставил потомкам замечательный труд «Записки начальника Санкт-Петербургской сыскной полиции», который множество раз переиздавался.
До настоящего времени место, где И. Д. Путилин окончил свои дни и похоронен, точно не установлено. По одним сведениям, похоронен на кладбище Пчевской церкви в Новоладожском уезде Петербургской губернии, по другим, в Тихвинском уезде Новгородской губернии.
Начиная с 1890 г. и вплоть до Октябрьской революции 1917 г. «Записки» знаменитого сыщика, в которых описана борьба с преступностью и наиболее примечательные её эпизоды: в раскрытие убийства австрийского военного агента кн. Людвига фон Аренсберга и дел о «безумной мести», о «парголовских чертях» и др.
Книги о И. Д. Путилине, материалом для которых послужили его незаконченные рукописи «40 лет среди убийц и грабителей», заполняли прилавки книжных магазинов и пользовались неизменным спросом.
В начале XX в. вышла книга «Гений русского сыска И. Д. Путилин. Рассказы о его похождениях» драматурга Р. Л. Антропова.
Чины и награды:
28 июля 1854 г. произведен в коллежские регистраторы со старшинством с 31 октября 1852 г.
26 августа 1856 г. получил бронзовую медаль на андреевской ленте в память о событиях 1853-1856 гг.
27 сентября 1858 г. награжден орденом Св. Анны 3-й ст.,
16 декабря 1859 г. пожалован Орденом Св. Станислава 2-й ст.,
31 октября 1861 г. награжден знаком ордена Святого Равноапостольного Князя Владимира 4-й ст.,
19 января 1868 г. награжден орденом Св. Анны 2-й ст. с императорскою короною и 2090 рублями,
30 августа 1870 г. пожалован орденом Св. Владимира 3-й ст.
14 апреля 1872 г. пожалован перстень с изображением вензеля Имени Его Величества.
31 января 1873 г. награжден подарком в 1000 рублей с изображением вензеля Имени Его Величества.
4 мая 1873 г. Государь Император соизволил разрешить Путилину принять и носить пожалованный Германским Императором орден Короны 2-й степени,
26 февраля 1874 г. Государь Император соизволил разрешить принять и носить пожалованный Императором Австрийским командорский крест ордена Франца-Иосифа 3-й степени,
6 декабря 1874 г. за отличие по службе пожалован чином действительного статского советника,
21 марта 1880 г. пожалован перстень по чину с вензелем Августейшего Имени Его Величества.
8 апреля 1884 г. пожалован орденом Св. Станислава 1 -и степени.
1 января 1889 г. пожалован орденом Св. Анны 1-и степени.
Ист:
Шеф сыскной полиции Санкт-Петербурга Иван Дмитриевич Путилин: сочинения: в 2 т. /[авт.-сост.: Д. К. Нечевин, Л. И. Беляева ]. -М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2003. -2т.;
Путилин Иван Дмитриевич//Белгородская энциклопедия/ гл. ред. В. В. Овчинников. -Белгород, 2000. - С. 319;
Путилин Иван Дмитриевич [Электронный ресурс] // Хронос;
Иван Дмитриевич Путилин//Календарь знаменательных и памятных дат Белгородской области на 2005 год/Упр. культуры Белгор. обл., Белгор. гос. универс. науч. б-ка, Отд. краеведч. лит. [сост.:Г. Н. Захарова, Е. Н. Зубова, И. В. Медведева]. - Белгород: Константа, 2004. - С. 95-96.