Родился 20 января 1921 г. в селе Айдар Ровельского района Белгородской области. В 1938–1941 гг. – окончи Россошанское педагогическое училище, после чего работал учителем в Копанской 7-летней школе Ольховского района. После ускоренного курса обучения в артиллерийском училище (С октября 1941 г. по июль 1942 г) летом 1942 г. молодой командир взвода принял свой первый бой на Калининском фронте. В августе 1942 г. в ходе ожесточенных сражений в районе г. Ржева лейтенант И. Т. Твердохлебов был тяжело ранен. После годичного пребывания в госпитале с августа 1943 по август 1946 г. находился в отпуске по болезни. В октябре 1944 г. был направлен на кафедру военно-физической подготовки в Россошанский учительский институт, где и работал до июля 1947 г. С 1945 по 1947 гг. получал высшее образование на географическом факультете Воронежского государственного университета. В 1948–1952 гг. аспирант Ярославского государственного педагогического института им. К.Д. Ушинского, г. Ярославль. С 1952 по 1953 гг. работал старшим преподавателем кафедры экономической географии Крымского педагогического института им. М. В. Фрунзе. В 1953–1991 гг. возглавлял кафедру экономической географии этого же высшего учебного заведения. В 1952 г. Ивану Трофимовичу присуждена ученая степень кандидата географических наук. В 1957 г. утвержден в ученом звании «доцент». В 1975 г. Твердохлебову присуждена ученая степень доктора географических наук. В 1992–1993 гг. занимал должность профессора-консультанта на кафедре экономической географии Симферопольского государственного университета им. М. В. Фрунзе. Скончался в 1993 г.
Награжден: орден «Красной звезды», медаль «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.», медаль «За доблестный труд в ознаменование 100-летия со дня рождения В.И, Ленина», медаль «Ветеран труда», орден Отечественной войны I степени.
