Ия Алексеевна Арепина родилась 2 июля 1930 года в Ардатове Мордовской АССР, была седьмым ребенком в многодетной семье. С детских лет мечтала стать киноактрисой.
И в 1954 году она окончила ВГИК (мастерская В.В. Ванина, В.В. Белокурова), а в 1954-1985 годах была актрисой Театра-студии киноактёра.
За роль Тони в фильме «Большая семья» (всего лишь второй фильм в её кинокарьере) Арепина в 1955 году получила приз Каннского фестиваля как лучшая актриса. Этот фильм выделялся среди других советских картин, основанных на «теории бесконфликтности» и борьбе хорошего с лучшим. «Большая семья» была чуть ли не единственной картиной о человеческих чувствах, картиной, в которой было, что играть, и Арепина использовала эту возможность по максимуму.
Среди других заметных работ актрисы в кино - роли в картинах: «Борец и клоун» (1957), «Красные листья» (1958), «Война и мир» (1968), «Калина красная» (1973) и другие.
Но для миллионов поклонников кинематографа по всему миру она ассоциируется с Машей Мироновой из «Капитанской дочки» (1959). Эта роль сделала её популярной и востребованной актрисой. Однако после личного конфликта с молодым режиссером, Арепина получила строгий выговор за срыв съемок и репутацию скандалистки.
Не сложилась и личная жизнь. После двух неудачных браков, от первого из которых родился сын Юлий, больше замуж она не хотела. Но родила, тем не менее, второго ребенка – дочь Ладу.
В начале 1990-х у актрисы появились проблемы со здоровьем. В 1991 и 1992 году она перенесла два инфаркта, а в 1994 году у неё обнаружили астму. Ия Алексеевна Арепина умерла ночью 24 июля 2003 года от сердечного приступа. Была похоронена в Москве на Николо-Архангельском кладбище.