В 1940 году был призван на службу в Рабоче-крестьянскую Красную Армию, поступил в Остафьевскую военную авиационную школу пилотов. Из-за начала Великой Отечественной войны был досрочно выпущен в звании сержанта. 28 июня 1941 года Борисов был назначен пилотом 309-го истребительного авиаполка Московского района ПВО, затем в течение года служил в Москве. 1 июля 1942 года был переведён в 4-й истребительный авиаполк, участвовал в боях на Брянском и Сталинградском фронтах. Под Сталинградом Борисов был назначен в одну пару с Амет-Ханом Султаном. Впоследствии тот говорил о Борисове: «Это мой щит. Надёжный, верный щит…» К осени 1942 года Борисов сбил три вражеских самолёта, за что был награждён первым орденом Красного Знамени. В октябре 1942 года вместе с Амет-Ханом был зачислен в 9-й гвардейский авиаполк под командованием Льва Шестакова, сформированный по инициативе командующего 8-й воздушной армии Тимофея Хрюкина. Там Борисов был назначен командиром звена. Первые вылеты совершил в паре с Владимиром Лавриненковым. 3 февраля 1943 года ему было присвоено звание младшего лейтенанта. Участвовал в боях за освобождение Ростовской области вновь в паре с Амет-Ханом. 22 марта, прикрывая ведущего от вражеской авиации, был ранен, но смог посадить повреждённый самолёт на аэродроме. 14 июля 1943 года он был награждён вторым орденом Красного Знамени. В том же году вступил в ВКП(б). Отличился во время прорыва немецкой обороны на реке Молочной, за что 19 октября 1943 года был награждён орденом Отечественной войны 1-й степени. К осени 1943 года гвардии старший лейтенант Иван Борисов командовал звеном 9-го гвардейской истребительного авиаполка 6-й гвардейской истребительной авиадивизии 8-й воздушной армии 4-го Украинского фронта.