Игорь Иванов родился 23 сентября 1945 года в городе Москва. С года до шести лет жил в Грузии. В возрасте одиннадцати лет поступил в Московское суворовское военное училище. В 1969 году окончил Московский государственный лингвистический университет. В институте изучал английский и испанский языки, являлся комсоргом группы, работал в стройотрядах, помогал собирать урожай в колхозах. После третьего курса стажировался на Кубе по линии советского внешнеэкономического предприятия «Авиаэкспорт».
Послед окончания университета Иванов являлся научным сотрудником Института мировой экономики и международных отношений Академии наук СССР. Позднее стал помощником-референтом академика Николая Иноземцева. С 1973 года состоит на службе в Министерстве иностранных дел. Занимал должность второго секретаря 1-го Европейского отдела МИД СССР. Позднее являлся старшим инженером торгового представительства в Мадриде. Затем стал первым секретарем Посольства СССР в Испании. С 1978 по 1980 год занимал пост советника, а позднее советника-посланника посольства СССР в Испании.
В 1983 году Игорь Иванов стал экспертом 1 класса Европейского отдела МИД СССР. Затем являлся советником группы при МИД СССР, помощником Министра иностранных дел СССР Эдуарда Шеварднадзе. В 1986 году занял должность заместителя начальника - заведующего отделом Общего секретариата МИД СССР. Позднее являлся первым заместителем начальника - заведующим отделом, с 1989 года начальником Общего секретариата МИД СССР. Член коллегии МИД СССР. Принимал участие в разработке соглашения о передаче США акватории Берингова моря по разделительной линии Шеварднадзе - Бейкера.
Впоследствии Игорь Сергеевич занял пост Чрезвычайного и полномочного посла Российской Федерации в Испании. В 1995 года стал первым заместителем Министра иностранных дел Российской Федерации. В период с 1998 по 2004 год находился на посту Министра иностранных дел Российской Федерации. В этот период являлся Постоянным членом Совета Безопасности Российской Федерации. Позднее назначен Секретарем Совета Безопасности РФ.
В 2007 году Игорь Сергеевич Иванов отошел от политики и занялся коммерческой, преподавательской и научной деятельностью. В 2011 году избран Президентом Российского совета по международным делам.
Является членом, председателем Комитета по стратегии и инвестициям Совета директоров публичного акционерного общества «Лукойл». Также является членом неправительственных организаций и клубов, в частности Европейского совета по толерантности и взаимоуважению, Наблюдательного совета Международного Люксембургского форума по предотвращению ядерной катастрофы. Доктор исторических наук. Профессор Московского государственного института международных отношений. Член-корреспондент Российской Академии наук.