Родился 8 сентября 1923 г. в д. Илларионовка Шацкого у. Рязанской губ. (ныне Шацкий р-н). Мать, Анастасия Ивановна, занималась домашним хозяйством, воспитанием 3 детей, Иван был младшим ребенком. Отец, Александр Федорович - участник 1-й мировой войны, служил в кавалерии, был награжден 3 Георгиевскими крестами, в том числе и самым почетным - золотым.

В Илларионовскую школу 1-й ступени Иван был принят в виде исключения в семь лет, на год раньше положенного. Вскоре стал одним из первых учеников в классе. Уже в начальной школе, по словам первой учительницы А.А. Севостьяновой, поражал ярко выраженными способностями, любознательностью и трудолюбием.

Летом 1930 г. отец со старшим сыном Александром, окончившим 4 класса Ольховской школы, переехал на Сорокинский рудник в 50 км от г. Ворошиловграда, где устроился на работу в строительное управление плотником, через 2 года перевез в Сорокино остальных членов семьи. После зимних каникул Иван пошел в 4-классную начальную школу, располагавшуюся недалеко от шахты № 1-бис. Окончив ее в 1935 г., продолжил учебу в школе им. М. Горького.

Рано начал сочинять, первое стихотворение "Желанное", посвященное родной деревне, написал в 3-м классе, сам себя называя "Илларионовским поэтом". Иван был заядлым книгочеем. "В знании литературы, особенно поэзии, никто из нас не мог соперничать с ним" (из воспоминаний А. К. Усачевой). Земнухов был членом литературного кружка под руководством учителя украинского языка и литературы А. В. Улизько. У педагога была прекрасная библиотека, которой он позволял пользоваться кружковцам. Кроме того, Земнухов посещал 4 библиотеки города, так как, по словам брата Александра, "исключительное значение придавал самообразованию". Особенно Иван увлекался творчеством М. Ю. Лермонтова, собрал богатый материал о его жизни и творчестве, намеревался писать исследование о поэте. "Он был человеком, наделенным тонким художественным вкусом. В школе возглавлял [был старостой] литературный кружок, писал стихи, пародии, переводил из Г. Гейне. Сохранился его прекрасный перевод из "Слово о полку Игореве". Он пробовал свои силы в драматургии, публицистике" (из воспоминаний В. Борц). Начитанность, общая эрудиция, оригинальность и независимость суждений поражали и сверстников и учителей.

3 апреля 1939 г. Земнухов получил комсомольский билет. Иван стал секретарем комсомольской организации горьковской школы, а после ее окончания был членом бюро райкома ЛКСМУ.

В июне 1941 г. окончил среднюю школу. "Более всего Ваня склонялся к профессии юриста, считая, что она "родственна" профессии литератора, в смысле познания человека" (из воспоминаний брата А. Земнухова). На запрос Ивана ему в июле 1941 г. пришел вызов из Саратовского юридического института.

После окончания школы Земнухов работал пионервожатым сначала в пос. Первомайка, затем в школе им. М. Горького. В конце апреля 1942 г. райком партии направил его на краткосрочные юридические курсы в г. Ворошиловград, которые были организованы Украинской республиканской прокуратурой для подготовки военных следователей. Занятия проходили с 1 мая по 8 июля 1942 г. Курс "Государство и право" читал Р.А. Руденко, будущий Прокурор СССР и главный обвинитель на Нюрнбергском процессе. Из-за приближения фронта к Ворошиловграду, обучение было временно приостановлено, а 9 июля курсы были эвакуированы в г. Саратов. Земнухов в эвакуацию не уехал. 20 июля фашисты заняли г. Краснодон.

С начала августа в городе действовали несколько патриотических групп. В октябре 1942 г. все подпольные группы были объединены в организацию "Молодая гвардия". Свою работу подпольщики начали с распространения листовок. Был смонтирован радиоприемник и установлен на квартире О. Кошевого. На основании последних сводок оформлялись рукописные листовки, затем была создана подпольная типография. Всего "Молодая гвардия" выпустила и распространила около 30 названий листовок тиражом около 5 000 экземпляров. К концу ноября 1942 г. организация насчитывала 68 человек.

Земнухов стал начальником штаба "Молодой гвардии"."...Он был своеобразным магнитом для тех, кто хотел бороться с врагом... Ему принадлежала решающая роль в вовлечении в "Молодую гвардию" все новых и новых подпольщиков. Он отвечал за конспирацию, разрабатывал планы операций, придумывал хитроумные шифры" (из воспоминаний В. Борц). Кроме того, Земнухов был ответственным за разведку, он - организатор подпольной типографии, автор большинства листовок, активный участник их распространения. Являлся одним из составителей текста клятвы молодогвардейца, разработчиком шифров, кодов и паролей, одним из организаторов базы оружия и продовольствия, ему была доверена денежная касса организации.

В начале декабря 1942 г. с разрешения бургомистра г. Краснодона при шахте № 1-бис был открыт клуб, при котором работали драматический, струнный, цирковой кружки. Занятия в них были использованы молодогвардейцами для конспирации. Земнухов был назначен на должность администратора.

В эти дни вербовочная комиссия "Бавария-2" разослала "рабочие карточки" более 2 000 краснодонцев в возрасте от 15 до 45 лет для отправки в Германию на принудительные работы. Молодогвардейцы организовали поджог биржи труда, массовая депортация краснодонцев была сорвана.

В конце декабря 1942 г. войска Юго-Западного фронта вели тяжелые бои на р. Северский Донец, линия фронта приближалась к Краснодону. Штабом организации было принято решение в ночь с 31 декабря 1942 на 1 января 1943 г. организовать нападение на дирекцион, располагавшийся в здании школы им. М. Горького. Целью было уничтожение фашистов и их приспешников, собравшихся на встречу Нового года. После этого решено было перебраться в лес и оттуда помогать Красной Армии с тыла. Для пополнения продовольственного запаса были похищены продуктовые подарки из немецких машин. При реализации части похищенного был задержан М. Пузырев, который назвал имена В. Третьякевича и Е. Мошкова. 1 января 1943 г. они были арестованы.

Земнухов пошел в полицию, чтобы выяснить, в чем обвиняют товарищей и попытаться направить следствие по ложному пути. Начальник полиции уже собирался освободить арестованных, наказав их "для профилактики" плетьми. Но в это время был получен донос Г. Почепцова, одного из членов "Молодой гвардии". Последовали многочисленные аресты.

Из акта районной комиссии по расследованию злодеяний немецких фашистов в Краснодонском р-не, 20 июля 1943 г.: "15, 16 и 31 января 1943 г. ... после неоднократных жестоких пыток, немецкие фашисты и предатели Родины расстреляли, а частью сбросили живыми в шурф шахты N5 71 человека советских граждан. Из них комсомольцев, членов организации "Молодая гвардия", которые вели борьбу против фашистских оккупантов, оказалось 49 человек..." Земнухов был казнен в числе первых 15 января.

На территории парка им. Комсомола в братской могиле были похоронены 58 коммунистов и комсомольцев, в том числе и Земнухов.

Звание Героя Советского Союза присвоено 13 сентября 1943 г. посмертно.

Награжден орденом Ленина, медалью.

Именем Земнухова названы улицы ряда городов, в т.ч. Шацка, предприятия, теплоходы. В г. Краснодоне в школе, где он учился, есть классная комната его имени. В доме Земнуховых, где долго жила его сестра Нина Александровна, комната Ивана ее стараниями стала своеобразным музеем. О его жизни и подвиге рассказывают документы и материалы музея "Молодой гвардии". Образ Героя запечатлен в памятниках в Краснодоне и Санкт-Петербурге.