Родился 19 февраля 1952 года в Якутске.
Окончил физический факультет Казанского государственного университета в 1973 году, затем аспирантуру КГУ, получив степень кандидата физико-математических наук. В 2010 году защитил докторскую диссертацию по эконофизике, став доктором экономических наук.
С 1973 по 1993 годы — инженер, младший, затем старший научный сотрудник, заведующий отделом Казанского научно-исследовательского технологического и проектного института химико-фотографической промышленности «Техфотопроект». Соавтор 7 изобретений, за внедрение изобретения, созданного после 20 августа 1973 года вручен нагрудный знак Изобретатель СССР, имеет свыше 100 опубликованных научных работ.
Политическую деятельность начал в 1990 году депутатом Верховного Совета Республики Татарстан. С 1993 года избирается в Государственную Думу РФ. Занимал должности заместителя председателя Комитета по собственности, приватизации и хозяйственной деятельности, председателя комиссии по развитию ипотечного кредитования, заместителя председателя Комитета по энергетике. В 2012 году депутатами Государственной Думы шестого созыва И. Д. Грачев избран председателем Комитета Государственной Думы по энергетике.
С 2017 главный научный сотрудник ЦЭМИ.