Ирина Пегова родилась 18 июня 1978 года в городе Выкса Горьковской области (ныне — Нижегородская область).В 1995 году поступила на отделение «Актёр драматического театра и кино» Горьковского театрального училища (творческий руководитель — Василий Фёдорович Богомазов).

Во время учёбы была замечена столичным режиссёром Петром Фоменко. В 1997 году, оставив после второго курса учёбу в училище, отправилась в Москву и поступила в ГИТИС на актёрско-режиссёрский курс Петра Наумовича Фоменко.

В 2001 году, сразу после окончания ГИТИСа, была принята в труппу Московского театра «Мастерская Петра Фоменко». Играла в спектаклях «Белые ночи», «Волки и овцы», «Одна абсолютно счастливая деревня», «Война и мир. Начало романа», «Безумная из Шайо» и других.В 2003 году сыграла первую главную роль в кино в фильме Алексея Учителя «Прогулка».
С 2004 года сотрудничает с Московским театром-студией под руководством Олега Табакова, где занята в спектаклях «Жена», «Рассказ о счастливой Москве», «Безумный день, или Женитьба Фигаро», «Дядя Ваня».С 2006 года — актриса Московского Художественного театра имени А. П. Чехова.

В 2012 году приглашена в Московский академический театр имени Владимира Маяковского на главную роль в спектакле «Таланты и поклонники» по одноимённой пьесе А. Н. Островского режиссёра Миндаугаса Карбаускиса.