Его отец - великий князь Киевский Ярослав Мудрый, мать - шведская принцесса Ингегерда (в крещении Ирина). При жизни отца Изяслав получил Туровскую землю, а после смерти старшего брата Владимира в 1052 г. стал князем Новгородским.
В 1054 г. по завещанию отца Изяслав получил великое Киевское княжение, а его сын Мстислав – Новгород.
Правление Изяслава Ярославича происходило в союзе с братьями – Черниговским князем Святославом и переяславским князем Всеволодом. Они пересмотрели «Русскую правду» и приняли «Правду Ярославичей», учредили отдельные митрополии в княжествах. Историки назвали их систему триумвиратом Ярославичей. Также братья вместе в 1055 и 1060 гг. разгромили торков.
В 1064 г. князь Изяслав Ярославич отразил вторжение половцев. В 1067 г. киевский князь с братьями разорили г. Минск в отместку за ограбление Новгорода Всеславом Брячиславичем, Полоцким князем. И в том же году во время мирных переговоров Всеслав был схвачен и заточен в киевскую тюрьму.
В 1068 г. братья Ярославичи были побеждены половцами на р. Альте. Отказ Изяслава I Ярославича выдать оружие киевлянам для защиты от половцев вызвал народное восстание против него. Киевляне освободили Всеслава Брячиславича и провозгласили его своим князем, а Изяслав Ярославич был вынужден бежать в Польшу просить у своего племянника, князя Болеслава II.
В 1069 г. Изяслав I Ярославич вернулся в Киев с польским войском и вернул себе престол, учинив расправу над виновниками своего изгнания.
В 1073 г. младшие братья, Святослав и Всеволод, вступили в заговор против киевского князя Изяслава, в результате чего в 1075 г. Изяслав снова бежал в Польшу, а Святослав Черниговский захватил киевский престол.
Но Изяслав I Ярославич был изгнан и из Польши, т.к. польский князь вступил в союз со Святославом и Всеволодом. Тогда Изяслав отправился в Германию за к императору Генриху IV, но и там получил отказ.
Скитания Изяслава закончились в 1076 г., когда внезапно умер Святослав Ярославич, и он снова вернул себе власть. А Всеволод, помирившись с братом, удалился в Чернигов в 1077 г.
В 1078 г. против Изяслава и Всеволода Ярославичей восстали их племянники, тмутараканский князь Олег Святославич и князь-изгой Борис Вячеславич. В битве на Нежатеной Ниве за Черниговское княжество Олег бежал, Борис был убит. Ярославичи победили, но Изяслав от полученной раны умер. Гибель Изяслава и Бориса упоминается в «Слове о полку Игореве».
Похоронен Изяслав I Ярославич в соборе Святой Софии в Киеве.
Во время княжения Изяслава был построен Димитровский монастырь в Киеве, выделена земля для Киево-Печерского монастыря.
Князь Изяслав был женат на дочери польского короля Мешко II Ламберта, Гертруде (в крещении Елена).
Дети: Ярополк (князь Волынский и Туровский), Святополк II Изяславич (князь Полоцкий, Новгородский, Туровский, а затем и великий Киевский), Мстислав (князь Новгородский).
