S-a născut la 5 februarie 1902 la Boteni. Urmează şcoala primară în satul natal după care este adoptat copil de trupă. În timpul primului război mondial se retrage cu trupa în Moldova (1916). După război frecventează cursurile liceale la Roman şi Cluj, iar după călătoriile în Italia îşi susţine bacalaureatul în la liceul „Andrei Şaguna”din Braşov.

În 1928 se înscrie la Facultatea de Istorie- Geografie a Universităţii din Cluj, fiind atras de seminarul de etnografie, condus de profesorul Romulus Vuia, al cărui discipol devine. Este supraveghetor şi apoi preparator la Muzeul Etnografic din Cluj. Obţine licenţa cu monografia satului natal în 1934. Tot în 1934, Ion Chelcea, urmează un stagiu de specializare la Viena, la Muzeul de Istorie Naturală, secţia de antropologie, condusă de Victor Lebzelter. Între 1934-1940 funcţionează ca asistent şi apoi ca şef de lucrări la catedra de etnografie a Universităţii din Cluj. Susţine doctoratul în 1939 cu teza „Tovarăşii de feciori şi fete în viaţa poporului român”.

După anexarea Transilvaniei de Nord de către Ungaria, Ion Chelcea se refugiază la Bucureşti, unde lucrează la Institutul de Cercetări Sociale al României. Participă la campaniile de cercetări monografice din Ţara Oltului. Pe baza rezultatelor obţinute din munca de teren, realizează studiul Ţiganii din Ţara Oltului (1939). După desfinţarea institutului, funcţionează pentru o scurtă perioadă, la Institutul Central de Statistică, ca şef serviciu.

În 1943 ocupă, prin concurs, catedra de etnografie a Universităţii din Iaşi. În acelaşi an înfiinţează la Iaşi Muzeul Etnografic. Tot aici ţine al doilea curs universitar Evoluţia formelor culturii umane. Ion Chelcea a intenţionat realizarea unei sinteze a etnografiei poporului român, plecând de la formele sale incipiente de cultură până la cele mai avansate. Proiectul este realizat doar parţial datorită vicisitudinilor istoriei. În 1952 este scos din învăţământul universitar, rămânând doar la conducerea Muzeului Etnografic. La 55 de ani este pensionat, deşi se afla în plină activitate creatoare. Acuzat de naţionalism, ca susţinător al României Mari, în condiţii dificile se încadrează în activitatea etnografică a Muzeului Satului din Bucureşti, unde funcţionează mai întâi ca muzeograf principal, apoi şef de secţie, până în anul 1968. Contribuie la organizarea şi dotarea Muzeului Tehnicii Populare din Sibiu şi a Muzeului Viticulturii şi Pomiculturii de la Goleşti. Alăsat o operă originală care cuprinde peste două sute de titluri.

S-a stins din viaţă la 9 septembrie 1991 şi înmormântat la cimitirul din satul natal.

„Ion Chelcea face parte din generaţia de excepţie, care, între cele două războaie, a adunat informaţii asupra vieţii sociale din România cea Mare; autentici patrioţi care, cu adevărat şi-au iubit ţara”(Paul H. Stahl).