Родился 23 сентября 1945 г. в Москве.
Учился в Московском суворовском военном училище. В 1969 г. окончил переводческий факультет Московского государственного института иностранных языков им. М. Тореза (ныне Московский государственный лингвистический университет).
Член-корреспондент Российской академии наук по отделению глобальных проблем и международных отношений (2011).
Доктор исторических наук. В 2000 г. в Московском государственном институте международных отношений МИД России защитил кандидатскую диссертацию на тему "Проблемы формирования, эволюции и преемственности российской внешней политики на рубеже XXI века". В 2005 г. в Институте мировой экономики и международных отношений РАН - докторскую диссертацию на тему "Внешняя политика в эпоху глобализации".
В 1969-1973 гг. работал научным сотрудником в Институте мировой экономики и международных отношений Академии наук СССР.
В 1973 г. перешел в Министерство иностранных дел СССР. В 1973-1978 гг. был вторым секретарем 1-го Европейского отдела МИД СССР, старшим инженером советского торгпредства в Мадриде (Испания), первым секретарем посольства СССР в Испании.
С 1978 по 1983 г. занимал пост советника, советника-посланника посольства Советского Союза в Испании.
В 1983-1984 гг. - эксперт 1-го Европейского отдела МИД СССР, в 1984–1986 гг. – советник группы советников при министре иностранных дел СССР, помощник министра иностранных дел СССР Эдуарда Шеварднадзе.
С 1986 по 1989 г. занимал должность заместителя, первого заместителя, а в 1989–1991 гг. - начальника общего секретариата МИД СССР.
В 1991-1994 гг. - чрезвычайный и полномочный посол СССР (с декабря 1991 г. – РФ) в Испании.
С 30 декабря 1993 г. - первый заместитель, с 11 января 1995 г. по 11 сентября 1998 г. - статс-секретарь - первый заместитель министра иностранных дел РФ. Ведомством до января 1996 г. руководил Андрей Козырев, затем - Евгений Примаков. В 1995 г. Игорь Иванов являлся сопредседателем на мирных переговорах по боснийскому урегулированию в Дейтоне (США).
С 11 сентября 1998 г. по 9 марта 2004 г. - министр иностранных дел РФ. В этот период правительство РФ возглавляли Евгений Примаков (1998-1999), Сергей Степашин (1999), Владимир Путин (1999-2000), Михаил Касьянов (2000-2004; в 2023 г. включен в реестр иноагентов) и Михаил Фрадков (2004-2007). Под руководством Игоря Иванова была разработана и принята Концепция внешней политики РФ (2000).
С 2003 г. был профессором кафедры мировых политических процессов факультета политологии МГИМО МИД России.
С 9 марта 2004 г. по 17 июля 2007 г. Игорь Иванов занимал должность секретаря Совета безопасности РФ (сменил Владимира Рушайло). Входил в число постоянных членов Совбеза с 1 октября 1998 г. по 4 октября 2007 г.
С июня 2009 по июнь 2019 г. являлся членом совета директоров нефтегазовой компании "Лукойл", был председателем комитета по стратегии и инвестициям.
В 2011–2014 гг. – директор Российского центра исследований азиатско-тихоокеанского экономического сотрудничества при Российской академии народного хозяйства и государственной службы при президенте РФ.
С июля 2011 г. - президент Российского совета по международным делам, некоммерческой организации, созданной распоряжением президента РФ Дмитрия Медведева от 2 февраля 2010 г. Основными целями совета являются содействие проведению в России международных исследований, совершенствование подготовки специалистов в области внешней политики и регионоведения, организация взаимодействия российских и иностранных научных организаций по вопросам международных отношений.
Входит в состав Совета по внешней и оборонной политике. Член наблюдательного совета Международного Люксембургского форума по предотвращению ядерной катастрофы (с 2007 г.), Европейского совета по толерантности и примирению (с 2008 г.).
Член редакционного совета журнала "Россия в глобальной политике".
Имеет дипломатический ранг чрезвычайного и полномочного посла (1989).
Герой РФ (1999).
Награжден орденами "Знак Почета" (1988), "За заслуги перед Отечеством" II, III, IV степеней (1999, 2005, 1996). Также имеет иностранные награды – Большой крест ордена Сан-Карлоса (Колумбия, 2001), ордена "Кван Хван" (Республика Корея, 2000), Дружбы (Вьетнам, 2001), "Полярная звезда" (Монголия, 2001), Святой Агаты (Сан-Марино, 2002), "Достык" II степени (2002). Отмечен шестью благодарностями президента РФ (1995-1999, 2002), Почетной грамотой правительства РФ (2005).
Заслуженный работник дипломатической службы РФ (2003).
Автор книг "Внешняя политика России и мир" (2000), "Новая российская дипломатия: 10 лет внешней политики страны" (2001), "Внешняя политика России в эпоху глобализации" (2002) и др.
Владеет испанским и английским языками.