Одна из самых востребованных российских актрис театра и кино. Заслуженная артистка Российской Федерации (2012). Дважды лауреат Национальной театральной премии «Золотая маска» (2005, 2008). Лауреат Молодежной премии «Триумф» (2007) и Национальной актерской премии имени Андрея Миронова «Фигаро» в номинации «Лучшие из лучших» (2012). Трижды лауреат премии Олега Табакова – за работы в спектаклях «Рассказ о счастливой Москве» (2008), «Конёк-горбунок» (2009) и «№ 13D» (2014). Победительница телепроекта «Танцы со звездами» на телеканале «Россия» в сезоне 2015 (в паре с Андреем Козловским).
После успешного дебюта в картине Алексея Учителя «Прогулка» снялась более чем в полусотне фильмов. За роль Ольги в «Прогулке» награждена премией фестиваля российского кино «Окно в Европу» (Выборг, 2003) и премией Национальной Академии кинематографических искусств и наук России «Золотой орёл» (2004). Также знакома зрителям по фильмам и сериалам, таким как «Пассажирка», «Космос как предчувствие», «Варенька», «Адмирал», «Зоя», «Пять невест», «Ванька Грозный», «Возвращение мушкетеров», «Маша в законе», «Рая знает», «Сдается дом со всеми неудобствами», «Позвоните Мышкину», «Сказка. Есть», «Бабье лето», «Доктор Рихтер», «Хороший мальчик», «Акушерка», «Комиссарша», «Временные трудности», «Годунов», «СуперБобровы», «Одесский пароход».
«Она какая-то удивительная актриса! С ней может произойти такое открытие, которое ты даже не закладывал в своей голове!» (Алексей Учитель), «Чудесная, совершенно золотая, солнечная, легкая» (Анна Ардова), «Потрясающе светлый человек… она очень заразительна, обаятельна в своем оптимизме» (Елена Лядова).
Родилась в городе Выкса Горьковской области. В детстве занималась различными видами спорта, окончила Музыкальную школу по классу скрипки, посещала эстрадную вокальную студию. Училась в Нижегородском театральном училище, затем – в ГИТИСе на актерско-режиссерском курсе Петра Фоменко. В 2001 году была принята в труппу Московского театра «Мастерская Петра Фоменко», где играла в спектаклях «Белые ночи», «Волки и овцы», «Одна абсолютно счастливая деревня», «Война и мир. Начало романа», а в спектакле «Безумная из Шайо» продолжает выходить на сцену и поныне.
В 2006 году перешла в труппу Московского Художественного театра имени А.П. Чехова, где сегодня является одной из ведущих актрис. Занята в спектаклях «Чайка», «Конёк-Горбунок», «Женитьба», «№ 13D», «Трамвай „Желание“», «Светлый путь. 19.17“», «Бег», «С любимыми не расставайтесь», «ХХ век. Бал» и других. Лауреат премии журнала «Ok!» в номинации «Главный герой. Театр» за роль Люськи в спектакле «Бег» (2019).
Плодотворной для актрисы оказалась работа в театре-студии Олега Табакова, где началось её творческое сотрудничество с режиссером Миндаугасом Карбаускисом. Работа на этой сцене принесла Ирине Пеговой многие театральные награды: премии «Золотая маска» за роль Сони в спектакле «Дядя Ваня» (2005) и за роль Москвы Ивановны Честновой в спектакле «Рассказ о счастливой Москве» (2008), за которую актриса также удостоена премии «Хрустальная Турандот» (2007); премию Москвы в области литературы и искусства за исполнение заглавной роли в спектакле «Катерина Ильвовна» (2018). В 2012 году актриса была приглашена Карбаускисом на главную роль в спектакле «Таланты и поклонники» Московского академического театра имени В. Маяковского, за которую получила зрительскую премию «ЖЖивой театр» в номинации «Актриса года» (2013).