С 1984 по 1985 год работал мастером на Приборостроительном заводе имени 50-летия Киргизской ССР в городе Фрунзе. С 1985 года — главный механик на Томском пивоваренном заводе. С 1987 года — главный инженер завода, а в 1991 году назначается его директором.

С 1994 года по октябрь 2013 года — генеральный директор ОАО «Томское пиво».

Кляйн был одним из основателей в апреле 1998 года Ассоциации пищевиков Томской области — с целью координации деятельности её участников по насыщению томского рынка продовольственными товарами местного производства путём создания благоприятных условий для развития пищевой промышленности Томской области, повышения эффективности использования производственного потенциала, а также защиты её интересов на региональном, федеральном и международном уровне. В настоящее время в Ассоциацию входит 22 крупных предприятий пищевой промышленности Томской области.

В это время он защищает свой второй диплом (второе высшее образование) по менеджменту.

Депутат Думы Томской области второго (1997—2001 гг.), третьего (2001—2007 гг.), четвёртого (2007—2011 гг.) и пятого (2011—2013 гг.) созывов от Кировского избирательного округа № 2. Являлся членом бюджетно-финансового комитета областной думы (1997—2011) и одновременно был председателем постоянной комиссии по налогам. В 2012—2013 годах — председатель комитета по экономической политике, а также председатель постоянной комиссии по промышленности, природным ресурсам и экологии.

C 1996 года — член «Томского маркетинг-клуба», в 1997—2004? — член правления этой общественной организации.

В 2000 году с отличием окончил Томский государственный университет по специальности «государственное и муниципальное управление».

С 2002 года по август 2013 года — Президент Ассоциации пищевиков Томской области.

В ноябре 2004 года защитил диссертацию на соискание учёной степени кандидата экономических наук по теме «Безопасность бизнеса как фактор устойчивого развития российской экономики».

В марте 2005 года избран членом Совета Союза российских производителей пивобезалкогольной продукции.

С 2007 года — заместитель Председателя Союза Российских пивоваров.

С 2010 года — Президент Томского отделения Российского фонда милосердия и здоровья.

С 2011 года — Президент фонда «ССО — Благое дело».

13 октября 2013 года избран мэром города Томска. Вступил в должность 17 октября.

С июня 2017 года — вице-президент Ассоциации сибирских и дальневосточных городов.

Награды

Почётная грамота Министерства сельского хозяйства и продовольствия РФ (1999 г.);
орден «Почётный Знак Петра Великого „За значительный вклад в развитие экономики регионов России“»;
золотая медаль Российского фонда мира «За миротворческую и благотворительную деятельность» (2004 г.);
Почётная грамота Томской области (2004 г.);
Почётная грамота Думы Томской области (2004 г.);
«Лучший менеджер России» 2000—2005 г.;
«Человек года — 2005» по итогам конкурса Томской области;
орден «Лидер российской экономики» (2005 г.);
почётное звание «Топ-менеджер Российской Федерации 2006 года»;
«Знак отличия за заслуги перед Томской областью» (2007 г.).
Министерством сельского хозяйства Российской Федерации награждён серебряной медалью «За вклад в развитие агропромышленного комплекса России» (2007 г.);
Знак отличия «За заслуги перед Томской областью» (2007 г.);.
почётный знак «За заслуги перед городом Томском» (2010 г.)
Член-корреспондент Академии проблем качества. Почётный академик Международной академии качества и маркетинга Международной академии управления. Член регионального политсовета Томского регионального отделения всероссийской политической партии «Единая Россия».

Семья

Жена — Галина Ивановна Кляйн. Есть три дочери: Мария, Наталия и Светлана.

Решением совета директоров ОАО «Томское пиво» после избрания Ивана Кляйна мэром Томска Галина Кляйн сменила его на посту генерального директора