Профессор, гидробиолог, исследователь Арктики, один из основоположников советской океанологии. Летом 1910 г. студентом Московского университета работал на морских биологических станциях во Франции, в бассейне Аркашон (Бискайский зал. Атлантического океана) и в районе Ниццы (Средиземное море, русская станция у Вийфранш), летом 1911 г. - на Мурманской биологической станции (Баренцово море). Окончив в 1912 г. Московский университет, с 1913 г. по 1930 г. преподавал в этом университете (с 1929 г. - в звании профессора). Летом 1920 г. работал на Баренцовом море начальником отряда Северной научно-промысловой экспедиции. В 1921 г. организовал - по инициативе В. И. Ленина - Пловучий Морской научный институт (Плавморнин) и в том же году плавал на пароходе ледокольного типа “Малыгин” в Баренцовом море до северного берега Новой Земли и в Карском море, куда “Малыгин” прошел через Карские Ворота (первая экспедиция Плавморнина). Руководил, начиная с 1921 г., снаряжением специального экспедиционного судна Плавморнина деревянной парусно-паровой шхуны “Персей” и возглавлял научно-исследовательские работы на этом судне в западной части Советской Арктики с первого рейса “Персея” (1923) до своей смерти. Лично плавал на “Персее” в 1923, 1924, 1926 и 1927 гг. в Белом, Баренцовом и Карском морях и в северной части Атлантического океана (в Гренландском море). И. И. Месяцев организовал Государственный океанографический институт, который в 1933 г. был преобразован во Всесоюзный институт рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО), директором которого он состоял до своей смерти. В эти годы он широко развернул научно-промысловые исследования с помощью специальных экспедиционных судов и моторных ботов и организовал сбор сведений у рыбаков по особым опросным листам, придавая очень большое значение опыту отечественных рыбаков, передаваемому в течение многих веков от поколения к поколению. По его же инициативе начала применяться аэрофотосъемка для изучения движения промысловых рыб. Таким образом, он заложил научные основы промысловой разведки.