С ранних лет Котолынов принимал активное участие в политической работе среди рабочей молодежи Петрограда. Из низовых комсомольских организаций был выдвинут на работу в Ленинградский губком комсомола: в 1921–1924 гг. работал зав. экономическим сектором Ленинградского губкома РЛКСМ, секретарем Выборгского райкома комсомола, зав. оргинструкторским отделом губкома РЛКСМ. В 1924–1926 гг. Котолынов избирался членом Бюро ЦК ВЛКСМ и членом Исполкома КИМа (Коммунистического Интернационала Молодежи). В качестве представителя КИМа в 1925 и 1926 гг. командировался в Германию и Австрию. В 1922 г. избирался депутатом Выборгского райсовета.
В 1925–1928 гг. Котолынов примыкал к ленинградской зиновьевской оппозиционной группе. 18 декабря 1927 г. XV съезд ВКП(б) вместе с другими активными участниками троцкистско-зиновьевской оппозиции исключил Котолынова из партии. В 1926–1928 гг. он работая зам. зав. орготделом Сибирского краевого совета профсоюзов.
В 1928 г. Котолынов подал заявление о разрыве с оппозицией. 4 января 1929 г. Партколлегия ЦКК ВКП(б) признала его заявление, удовлетворяющее требованиям съезда, восстановила его в партии с отметкой в партдокументах перерыва в партийном стаже с момента исключения по 4. января 1929 г.
По возвращении в Ленинград Котолынов поступил учиться в Ленинградский физико-механический институт на химико-физический факультет. Во время учебы в 1933 г. прошел партийную чистку.
5 декабря 1934 г., вскоре после убийства С. М. Кирова, Котолынов был арестован органами НКВД СССР.
15 декабря 1934 г. Партколлегия КПК при ЦК ВКП(б) (вместе с другими) заочно исключила его из партии «как контрреволюционера». 28–29 декабря 1934 г. Военная коллегия Верховного суда СССР приговорила И. И. Котолынова к высшей мере наказания. Он обвинялся «в участии в контрреволюционной террористической группе и совершении террористического акта в отношении С. М. Кирова», 29 декабря 1934 г. был расстрелян.
3 июля 1962 г. КПК при ЦК КПСС было получено заявление от сына И. И. Котолынова — Панпурина В. А., в котором он просил реабилитировать отца. Это обращение тогда не получило положительного разрешения. В феврале 1988 г. вновь поступило заявление от т. Панпурина, в котором он просит «узнать, наконец, кто же был мой отец: честный коммунист или „враг народа"». В заявлении Панпурин сообщает, что его мать (умерла в 1957 г.) в январе 1935 г. была исключена из партии и ей было предложено выехать из Ленинграда. Мать — Долгих В. Я., пока не реабилитирована в партийном отношении. Сам Панпурин В. А. в настоящее время является старшим преподавателем кафедры эстетики и этики Уральского государственного университета, член КПСС с 1966 г.
Пленум Верховного суда СССР 30 ноября 1990 г. приговор в отношении И. И. Котолынова отменил и дело прекратил за отсутствием в его действиях состава преступления.
И. И. Котолынов до ареста был студентом Ленинградского физико-механического института.
Копия протокола допроса обвиняемого
1934 года, декабря месяца 19 дня, Следователь по важнейшим делам при Прокуроре Союза ССР ШЕЙНИН допрашивал нижепоименованного в качестве обвиняемого с соблюдением ст. ст. 135–138 Уг. Процесс. Кодекса
КОТОЛЫНОВ, Иван Иванович
Сведения имеются в деле.
На заданные мне вопросы отвечаю:
Показания, данные ранее, подтверждаю. Я видел НИКОЛАЕВА в последний раз летом, 1932, или 1933 года, встретив его в райкомовской столовке. При этой встрече я с НИКОЛАЕВЫМ не вел никаких политических разговоров.
Вместе с тем я признаю, что состоял в организации и был одним из руководителей Ленинградской группы. Я поддерживал связь с РУМЯНЦЕВЫМ и ТОЛМАЗОВЫМ; со мною встречались ЗВЕЗДОВ, АНТОНОВ. Я подтверждаю, что и в прошлом я был одним из руководителей оппозиции и теперь вокруг меня объединялись бывшие участники этой оппозиции.
С НИКОЛАЕВЫМ у меня не было вражды и у него нет причин меня оговаривать, точнее я этого не припоминаю.
Я признаю, что наша организация несет политическую и моральную ответственность за выстрел НИКОЛАЕВА. Нами создавались такие настроения, которые объективно должны были привести к террору в отношении руководителей партии и правительства. Как активный член этой организации я и лично несу за это ответственность.
Мое заявление о вступлении в партию, поданное в 1928 году, предварительно редактировал КАМЕНЕВ к которому я пришел посоветоваться. Это заявление было двурушническим и заявление было по существу обманом партии. КАМЕНЕВ, редактируя это заявление — способствовал мне в этом обмане.
В дальнейшем этот обман партии с моей стороны продолжался, т. к. я не порвал с оппозицией.
О том, что ЗИНОВЬЕВ и КАМЕНЕВ и их свита руководят из Москвы нашей организацией я мог догадаться и предполагать, т. к. они продолжали связь с нами. Я, например, читал письмо ЗИНОВЬЕВА к РУМЯНЦЕВУ.
Уточняю, что мы создавали такие настроения, которые могли объективно привести к террору. Я лично, как член этой организации и один из ее руководителей также несу частично за это ответственность.