บรรพชาเป็นสามเณร เมื่อวันที่ ๑๕ พฤษภาคม พ.ศ. ๒๔๖๐ (อายุ ๑๖ ปี) ณ วัดสว่างวงษ์ บ้านปอแดง ตำบลปอแดง อำเภอชนบท จังหวัดขอนแก่น โดยมี พระอธิการท้าวน้อย เป็นพระอุปัชฌาย์

     หลังจากบวชแล้วก็ได้ศึกษาการอ่าน เขียน ที่จังหวัดขอนแก่นในสมัยนั้นยังไม่เจริญรุ่งเรืองมากนัก จนในปี พ.ศ. ๒๔๖๒ สามเณรอินทร์ จึงได้กราบลาครูบาอาจารย์ ย้ายสำนักไปศึกษาเล่าเรียนอยู่ที่ สำนักเรียนวัดบรมนิวาส กรุงเทพมหานคร พร้อมกับสามเณรรุ่นเดียวกันจำนวน ๑๐ รูป

     อุปสมบท เมื่อวันที่ ๗ กรกฎาคม พ.ศ. ๒๔๖๕ (อายุครบ ๒๐ ปี) ณ พัทธสีมาวัดบรมนิวาส โดยมี พระเมธาธรรมรส (เสาร์) เป็นพระอุปัชฌาย์ พระอมราภิรักขิต (ไชย) เป็นพระกรรมวาจารย์ พระครูพินิตวิหารการ(ขำ) เป็นพระอนุสาวนาจารย์ ได้รับฉายาว่า “ถิรเสวี”

     ตั้งแต่อุปสมบทปีแรก ก็ได้มุมานะศึกษาเล่าเรียน จนสอบได้เปรียญธรรมสนามหลวงและได้เป็น “พระมหาอินทร์ ถิรเสวี” พ.ศ. ๒๔๖๕ และสอบเปรียญธรรม ๕ ประโยค ได้ใน พ.ศ. ๒๔๖๗ สำนักเรียนวัดบรมนิวาส หลังจากได้เป็นเปรียญธรรม ๕ ประโยคซึ่งสมัยนั้นนับว่าเป็นผู้มีความรู้ความสามารถเป็นอย่างดี

     พ.ศ. ๒๔๗๐ ได้ถูกส่งให้ไปช่วยกิจการคณะสงฆ์ที่วัดมะกอก อำเภอเมือง จังหวัดปราจีนบุรี เป็นเวลาหลายปี จนกระทั่งพระอริยคุณาธาร (อุ่น สุวณฺโณ) ซึ่งขณะนั้นปฏิบัติศาสนกิจอยู่ที่วัดเจดีย์หลวง จังหวัดเชียงใหม่ ได้รับคำสั่งให้ไปรับตำแหน่งรองเจ้าคณะมณฑลอุดร จึงได้นิมนต์ พระมหาอินทร์ ถิรเสวี เปรียญธรรม ๕ ประโยค ไปเป็นครูสอนแทนที่วัดเจดีย์หลวง อำเภอเมือง จังหวัดเชียงใหม่ ตั้งแต่ปี พ.ศ.๒๔๗๓-๒๔๗๗ ซึ่งในขณะที่ท่านเป็นครูสอนปริยัติธรรมที่วัดเจดีย์หลวงก็ได้มีโอกาสพบกับหลวงปู่มั่น ภูริทตฺโต ได้รับการแนะนำในข้อวัตรปฏิบัติแบบกรรมฐานเป็นอันมาก นอกจากนี้ยังปฏิบัติศาสนกิจในจังหวัดราชบุรี ต่อมาได้รับแต่งตั้งเป็น พระครูฐานานุกรม ของท่าน พระอุบาลีคุณูปมาจารย์ (จันทร์ สิริจนฺโท) เจ้าอาวาสวัดบรมนิวาส ที่ “พระครูวินัยธร”