Народився у 1623 році в селі Диканька на Полтавщині в сім’ї шляхтича Мартина Брюховецького. Якимом Сомком та Василем Золотаренком стверджувалося, що Брюховецький походить від поляків. Щоб не було лишніх підозр у цьому Брюховецький приймає православну віру як тільки приєднався до козацтва. У 1650 році його записують в Чигиринську сотню.
При гетьмані Богдані Хмельницькому призначений старшим зброєносцем. У 1656 році прибуває до Трансільванії з метою укладенню союзу між нею та Хмельницьким. Виховував сина Хмельницького – Юрія. У 1657 році супроводжував Юрія в Києво-Могилянську академію. При гетьмані Виговському відправляється з особливим дорученням у Варшаву.
У 1659 році згідно доручення Юрія Хмельницького займається агітацією, направлену на Виговського. Згодом обирається кошовим отаманом. У 1661 році носить титул кошового гетьмана. У 1662 році веде боротьбу за вищу посаду, підтримується Іваном Сірком.
Заручається підтримкою зі сторони Московського царства в особі царя Олексія І з військовою адміністрацією на Україні, митрополита Мефодія, який давно мітив на високий статус з різними привілеями. У 1663 році Чорна рада обирає Брюховецького гетьманом. З приходом до влади розібрався з Сомком та Золотаренком, наказавши стратити обох. Свою резиденцію встановив в місті Гадяч. Провів реформу централізації управління та посилення гетьманства.
Успіхи у підкоренні правобережних козацьких полків Тетері та Дорошенка виявилися безуспішними. У 1665 році гетьман підписує «Московські статті», за якими обмежуються права гетьманського самоврядування. Через ці статті авторитет гетьмана впав. Ним негативно був розцінений підписаний «Андрусівський мир» між Московським царством та Польщею, що призвело до розірвання відносини із Московією.
Звертається до правобережних козаків об’єднатися, укладає союз з Кримським ханством. Веде бій разом із татарами з московською армією Ромодановського. Влітку 1668 року малася відбутись зустріч з Петром Дорошенком у вказаному місці – Сербине поле. Потрібно було обговорити важливі стратегічні завдання для України. Але усе вийшло не заплановано.
У ході сутичок з особистою охороною Брюховецького, останнього козаками було схоплено і в супроводі брацлавського сотника відведено в табір Дорошенка. Івана Брюховецького, прикутого до гармати ланцюгами згідно наказу Дорошенка стратили. Козацтвом шокувала жорстока розправа над гетьманом України, вони вирішили покарати Дорошенка за цей вчинок.
Дорошенко, побоюючись за власне життя втік. Козаки-брюховенці прийшли і вбили дорошенківського полковника Чугуя, об’єднавши військо, очолене Петром Суховієм вирушили за Дорошенком. Дорошенко злякавшись наступу вирішив якось загладити провину, щоб нормально поховати тіло гетьмана Брюховецького в Богоявленській церкві Гадяча. Перепоховання праху гетьмана відбулося в Успенській церкві села Лютенька, де розташовувалася родинна усипальниця Бороховича.
Пегас