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.
Избирался депутатом Верховного Совета Республики Татарстан (1990—1993), был лидером депутатской группы «Народовластие» и группы депутатов-хозяйственников «Согласие», возглавлял рабочую группу по подготовке программы рыночных преобразований в Татарстане.
В 1993 году был избран в Государственную Думу РФ первого созыва по федеральному списку объединения «Яблоко», в течение двух созывов был членом фракции «Яблоко», заместителем председателя Комитета Государственной Думы по собственности, приватизации и хозяйственной деятельности.
В декабре 1999 года был избран депутатом Государственной Думы РФ третьего созыва по федеральному списку избирательного блока «Отечество — Вся Россия», являлся членом группы «Народный депутат» до марта 2001 года, в дальнейшем не входил в зарегистрированные депутатские объединения, был членом Комитета по собственности, председателем Комиссии по развитию ипотечного кредитования.
25 марта 2001 года баллотировался на пост президента Татарстана, занял третье место, набрав 5,47% голосов. 2 декабря 2007 года избран депутатом Государственной Думы РФ пятого созыва в составе федерального списка кандидатов, выдвинутого партией «Справедливая Россия: Родина/Пенсионеры/Жизнь». В Думе нового созыва являлся заместителем председателя Комитета по энергетике. 4 декабря 2011 года в очередной избран депутатом Госдумы РФ по списку партии "Справедливая Россия"
В 2012 году депутатами Государственной Думы шестого созыва И.Д. Грачев избран председателем Комитета Государственной Думы по энергетике.
