В 1793 году поступил на медицинский факультет Московского университета, который окончил в 1796 году с золотой медалью за сочинение «De generatione». Был назначен смотрителем кабинета естественной истории[5]. Адъюнкт Московского университета с 1798 года после защиты диссертации «De amphibiis Mosquiensibus» (Амфибии Московской губернии); начал читать лекции по естественной истории в университете, а в университетском пансионе преподавать естественную историю и физику.
В 1802 году защитил диссертацию «Primitiae Faunae Mosquiensis etc…» (Первенцы Московской фауны) на степень доктора медицины[6] и был направлен в Западную Европу, где слушал лекции в Париже, Гёттингене и Вене у Блюменбаха и Фаркуа[7].
Преподавая физику в пансионе, Двигубский написал один из первых русских учебников по физике (1808), получивший широкую известность. После пожара 1812 года, в апреле 1813 года Двигубский возглавил кафедру физики и активно участвовал в восстановлении демонстрационного курса лекций и физического кабинета[5][8].
Выйдя в отставку в декабре 1833 года, уехал из Москвы в Каширу, но не прекратил своих научных занятий: этот период своей жизни он посвятил главным образом составлению руководств по сельскому хозяйству.
Двигубский читал лекции на русском языке и призывал русских учёных писать научные сочинения на русском языке[5]:
До тех пор пока русский язык не будет в должном уважении у самих русских, до тех пор трудно произвести что-нибудь хорошее. Когда пишут для русских, а учат их наукам не на русском языке, откуда можно почерпнуть знание отечественного языка и привязанность к нему? В целой Европе, может быть, одна Россия не гордится своим языком…
Прославил своё имя публикацией в 1828 году первой русскоязычной сводки о флореПодмосковья — «Московская флора, или описание растений, дикорастущих в Московской губернии», включавшей 924 вида, а также краткого определителя дикорастущих растений окрестностей Москвы («Лёгкий способ распознавать дикорастущие на полях Московских растения»), выдержавшего два издания (1827 и 1838)[9]. Написал также один из первых русских учебников физики (1808, 3-е изд., ч. 1—2; 1824—1825)[10].
Иосифа Якова Пленка, цесарского советника, хирургии доктора, химии и ботаники публичного ординарного профессора в Медико-хирургической Иозефинской академии, той же Академии бессменнаго секретаря, инспектора армейских аптек и главного армейского хирурга. О строении частей человеческого тела или Первыо черты анатомии / Перевёл с 4-го издания знатно приумноженного И[ван] Д[вигубский]. — Москва: Тип. Пономарева, 1796. — [2], VIII, 444, [14] с.
Наставление сочинять рецепты, соч. Пихлера, перев. с лат. 1796;
Повивальное искусство, соч. Пленка, перев. с лат., 1797;
De amphibiis Mosquiensibus, 1798;
Primitiae Faunae Mosquiensis, seu enumeratio animalium, quae sponte circa Mosquam vivunt, 1802;
Prodromus Faunae Rossicae. Götting. 1804;
Pars I. Mamoria. Accedit tabula aeuea (Указание млекопитающих в России, с изображением малоизвестного тогда за границей русского животного — Sorex caecutiens;
Начальные основания технологии, или Краткое показание работ, на заводах и фабриках производимых / Изданы Иваном Двигубским, технологии профессором п. э. и обществ: С. Петербургского экономического, московских Медико-физического и Испытателей природы, Парижского академического наук, Геттингского физического и других членом; В пользу слушающих в Московском университете технологию. — Москва: В Университетской типографии, 1807—1808.[12];
Физика (для благородных воспитанников университетского пансиона), 1808 (1-е изд.), 1814 (2-е изд.), 1824—1825 (3-е изд.)[13] (Ч. 1, Ч. 2);
Таблицы животных, растений и минералов (для воспитанников университетского пансиона) 1808 (1-е изд.), 1815 (2-е изд.);
Легкий способ распознавать дикорастущие на полях московских растения, 1827[15];
Изображение растений, преимущественно российских, употребляемых в лекарства и таких, которые наружным видом с ними сходны и часто за них принимаются, но лекарственных сил не имеют, 3 части (9 тетрадей) 1821—1831 (Ч. 1, Ч. 2-1) — одна из первых (на русском языке) иллюстрированных сводок по лекарственным растениям, содержащая 200 цветных таблиц[3];
Краткая ботаника в теперешнем ее усовершенствовании / Соч. Джона Линдлея, проф. ботаники в Лондон. ун-те; Пер. [и предисл.] Ивана Двигубского. — Москва: Унив. тип., 1836. — VIII, 142 с.
Главные правила садоводства / Соч. Джона Линдлея, проф. ботаники в Лондон. ун-те; Пер. [и предисл.] Ивана Двигубского. — Москва: А. С. Ширяев, 1839. — 125 с.
Кроме того Двигубский 10 лет издавал журнал «Новый магазин естественной истории, физики, химии и сведений экономических». В этом журнале, кроме статей самого И. А. Двигубского, были помещены многие оригинальные статьи профессоров Ловецкого, Максимовича, Галахова и других.
Награждён орденами Св. Владимира IV степени (1811), Св. Анны II степени (1824), Св. Анны II степени с алмазными украшениями (1828), бриллиантовым перстнем (1831), бронзовой дворянской медалью 1812 г. (1816).
Был женат на Вере Егоровне (Григорьевне) Темчанкиной (1789). Их дети[17]:
Лёвшин Л. В.Двигубский Иван Алексеевич// Императорский Московский университет: 1755—1917: энциклопедический словарь.— М.: Российская политическая энциклопедия (РОССПЭН), 2010.— С. 211—212.— ISBN 978-5-8243-1429-8.
Г. В. Чагин обнаружил документ, свидетельствующий, что Двигубский вместе с Алексеем Мерзляковым открыли в 1813 году пансион «для благородных детей мужеска пола», «кои пожелают после усовершенствовать свои познания в Московском университете» — «малую академию», просуществовавшую до 1817 года. — ФЭБ: Летопись Тютчева. 1817.Архивная копия от 14 февраля 2012 на Wayback Machine
Баландин С. А., Губанов И. А., Павлов В. Н. История Гербария Московского университета // Гербарий Московского университета (MW): история, современное состояние и перспективы развития / Под ред. С. А. Баландина. — М., 2006. — С. 10—37.
Этот труд, отличающийся большой ясностью изложения, освещает, хотя и не полно, состояние химических производств в начале XIX века и имеет историческое значение как первый русский учебник химической технологии.
Книга эта представляет собою первый полный опыт фауны России. Материал для неё собирался почти 30 лет, причём было подробно осмотрено более 19 губерний. Труд этот был окончен в 1817 году и выходил в свет отдельными книжками.
В этой книге растения были расположены по системе Ламарка. Книга была так образцово составлена, что долгое время служила руководством для студентов и, по просьбе профессора Шаховского, была издана автором вторично в 1838 году.
Волков В. А., Куликова М. В.Московские профессора XVIII — начала XX веков. Естественные и технические науки.— М.: Янус-К: Московские учебники и картолитография, 2003.— С.75—76.— 2000 экз.— ISBN 5-8037-0164-5.
Змеев Л. Ф.Словарь врачей, получивших степень доктора медицины (и хирургии) в Императорском Московском университете до 1863 года.— Санкт-Петербург: Типо-лит. В. Г. Апостолова, 1885.— 67с.
Левшин Л. В.ДВИГУБСКИЙ Иван Алексеевич//Императорский Московский университет: 1755—1917: энциклопедический словарь/составители А. Ю. Андреев, Д. А. Цыганков.— М.: Российская политическая энциклопедия (РОССПЭН), 2010.— С.211—212.— 2000 экз.— ISBN 978-5-8243-1429-8.
Майоров С. Р., Леонов М. В.Иван Алексеевич Двигубский (1771―1839).— М.: КМК, 2024.— 153с.— ISBN 978-5-907747-18-0.