Співак (бас) і педагог, народний артист СРСР (1944). Народився в с. Петро-Свистунове (тепер Вільнянського району Запорізької області). Закінчив Бахмутське духовне училище та Катеринославську духовну семінарію. Вокальну освіту здобув у Катеринославській (тепер Дніпропетровській) консерваторії (1918-1922). В 1925-35 соліст оперного театру в Харкові, з 1935 – Українського театру опери та балету в Києві.
Один із найвидатніших представників українського вокального мистецтва. Мав сильний і водночас м'який голос оксамитового тембру. Партії: Карась (“Запорожець за Дунаєм” Гулака-Артемовського), Тарас Бульба ( Тарас Бульба Лисенка), Сусанін ( Іван Сусанін Глинки), Борис Годунов ( Борис Годунов Мусоргського) та ін. Виступав як камерний співак. Знав чимало українських народних пісень і був їх активним пропагандистом, багато записувався на грампластинки.
Лауреат Сталінської премії (1942). У 1946-60 професор Київської консерваторії. Серед учнів – Д.Гнатюк, А.Кікоть та ін. Гастролював у Польщі, Фінляндії, Канаді, США. Провадив громадську роботу (у 1945-54 – голова правлінняУкраїнського театрального товариства). М.С.Хрущов пише у спогадах, що Паторжинський, котрого як людину й співака поважав сам Сталін, разом із М.Литвиненко-Вольгемут заступився за арештованого композитора К.Данькевича і домігся звільнення останнього.
Не відхрещувався Іван Сергійович і від церковного виховання . Московський знайомий І.Т.Горбатюк розказував мені, що у 1961 чи 62 р. він був свідком того, як Паторжинський співав... Службу Божу у Володимирському соборі Києва разом з іншим завзятим церковником – Іваном Семеновичем Козловським. (Подивитись та послухати це чудо зібралися тисячі киян). Нагадую, що це було саме тоді, коли Хрущов почав шалений наступ на релігію, і виглядало як справжня протиурядова демонстрація.
На фасаді будинку в Києві, де проживав Паторжинський, встановлено гранітну меморіальну дошку з барельєфним портретом співака. Його іменем названо у Києві вулицю.