Isaac Todhunter nacque 23 novembre 1820 a Rye, nel Sussex, in Inghilterra, figlio di un ministro. Studiò all' University College di Londra, dove si laureò nel 1844. Uno dei suoi insegnanti fu Augusts DeMorgan. Todhunter insegnò poi matematica a Cambridge, distinguendosi per il suo stile di vita semplice e il suo comportamento accademico.
Todhunter era noto, ai suoi tempi, per i suoi libri di testo, tra cui figuravano Analytic Statics (1853), Plane Coordinate Geometry (1855), Examples of Analytic Geometry in Three Dimensions (1858), Theory of Equations (1861), Eculid (1862), Mechanics (1867) e Mensuration (1869).
Todhunter è noto agli studenti di probabilità per il suo libro A History of the Mathematical Theory of Probability from the Time of Pascal to that of Laplace, pubblicato nel 1865 e ristampato cento anni dopo. Tale libro è tuttora uno dei più importanti per la storia dei primordi della probabilità.
Todhunter fu eletto Fellow della Royal Society nel 1862 e fu tra i fondatori della London Mathematical Society nel 1865. Morì a Cambridge il primo marzo 1884.