伊凡是老卡拉马佐夫的次子，他是父兄之间的调解人。他完成了大学学业，是一位评论家，在调解期问，他和哥哥的未婚妻暗中互相爱慕。伊凡和他哥哥不同，他崇尚理智，力求理解生活的意义，是一个无神论者。他认为现存的社会秩序不合理，但对改造世界持悲观态度。他虽然经受着没有信仰的痛苦，仍然把人人可以为所欲为作为自己的处世原则。从这一原则出发，他对父兄之间的矛盾听之任之，把他们比作两条相互撕咬的毒蛇，他的思想一一人人可以为所欲为却被一个肮脏卑鄙的灵魂、公然声称为了个人利益可以背判自己信念的斯美尔佳科夫接受。
他是狂热的理性主义者，总困惑于莫名感受到的苦楚。就像他和阿辽沙在《反叛》这一章中说的：“我并非不接受上帝的存在，只是我谢绝了他的拯救。”自幼，伊万就表现得不温不火，似乎隔离于世上的所有人。他虽然嘴上不说，但对老卡拉马佐夫恨之入骨。这份仇恨最后却演变成对于老卡拉马佐夫死的愧疚，让伊凡最终精神崩溃。小说中一些相当难忘或出彩的片段中都有伊万的身影，包括《反叛》这一章、紧接着的由他创作的诗剧《宗教大法官》，以及他关于魔鬼的噩梦。他也常被认为是卡拉马佐夫兄弟中最黑暗的一个。
在书中，伊凡列举了许多儿童无辜地遭受苦难的事例，作为他“不能接受上帝所创造的这个世界”的根据。他描述了异族侵略者虐杀儿童、地主驱使群狗把农奴的孩子撕成碎块等种种暴行，并谴责那个宽恕凶手、与凶手拥抱的母亲。伊凡的论据是如此有力，以致作家的理想化身阿辽沙在回答伊凡的问题——该不该枪毙凶手时，情不自禁地说：“枪毙！”作家后来承认，与伊凡的独白相比，卓西玛长老临死前反渎神的谈话显得苍白无力。他不止一次地指出这部作品“否定上帝的强大力量”，指出第五卷《赞成与反对》是全书的高潮。这些情况充分表明，在陀思妥耶夫斯基的内心斗争中，怀疑、反抗的思想与现实主义对于宗教说教的胜利。
但是，在陀思妥耶夫的笔下，伊凡不仅仅是个无神论者。陀思妥耶夫把无神论与无政府主义、社会主义混淆在一起，把伊凡写成那桩弑父案的思想教唆者，以此来与革命民主派进行争论，否定社会主义。这自然而然地受到当时进步势力的严厉批驳。这部作品是七十年代俄国社会生活的一面镜子，是陀思妥耶夫在其一生中对哲学、政治、伦理、心理等各方面所做的苦苦探索的艺术总结。
