24-åringen, vars Colchester kontrakt skulle löpa ut i sommar, har kommit överens om ett avtal fram till 2017.
Han har gjort 14 gånger i 29 matcher för League One kämpar den här säsongen, efter att ha startat kampanjen med en karriär stämmer med 25 mål.
"Jag njöt av min tid på Colchester, men mitt slutliga mål var att flytta tillbaka upp i ligan", berättade han klubbens webbplats.
"Detta är en stor möjlighet att göra det med ett team på väg i rätt riktning.
"Jag fick samtalet på torsdag och jag var här nere den kvällen, fick medicinen klar, och jag signerade fredag morgon."
Sears tävlar med Daryl Murphy, David McGoldrick och Noel Hunt om en plats i Mick McCarthys sida.
Den tidigare England Under-21 International började sin karriär med West Ham och tipsades för stora saker efter att ha gjort mål på sin debut för Hammers, 18 år, i en 2-1 Premier League seger över Blackburn i mars 2008.
Men han kunde inte etablera en vanlig plats på sidan och hade låneformler på Crystal Palace, Coventry och Scunthorpe, innan han gick med Colchester för tre år sedan.
Promotion-chasing Ipswich, tredje i mästerskapet, tillät anfallaren Conor Sammon att avsluta sin låneformel från Derby denna vecka för att ansluta sig till Rotherham.
Colchester, som är 22:a i League One, måste nu möta en nedflyttningsstrid utan sin bästa målskytt.
"Vi har redan gjort förfrågningar om tillgängligheten av ett antal spelare och vi kommer att fortsätta att göra det", sade chefen Tony Humes på sökandet efter en ersättare.
Ipswich Town har undertecknat Colchester United-strejkaren Freddie Sears för en hemlig avgift.