W 1969 roku Ian mimo wcześniejszej niechęci dołączył do grupy Deep Purple, wydając z nimi niespełna rok później płytę "Deep Purple in Rock". Jego wysoki oraz krzykliwy głos stał się częścią charakterystycznego stylu zespołu, a w szczytowej jego formie rozpiętość jego głosu sięgała pięciu oktaw.
Kilkukrotnie odchodził z zespołu, aby chwilę później do niego wrócić – przyczyną tego był konflikt wokalisty z gitarzystą Richardem Blackmorem. Mimo wszystko dzięki tej współpracy powstały największe przeboje Deep Purple – "Child In Time", "Smoke on the Water" czy "Highway Star".
