Игорь Сергеевич Грамберг родился 15 июня 1922 года в Ленинграде. В 1940 году он стал студентом Института киноинженеров. Когда началась война, вступил в особый студенческий добровольческий батальон. После тяжелого ранения и долгого лечения в госпитале весной 1942 года И.С. Грамберг начал свою геологическую деятельность со скромной должности коллектора геологоразведочной партии на Урале. В 1943 году он поступил в Свердловский горный институт, а завершил свое образование в Ленинградском горном институте после снятия блокады.

Молодой специалист И.С. Грамберг пришел в НИИ геологии Арктики (ныне ВНИИОкеангеология), с которым связаны все его последующие жизненные и научные интересы. Здесь прошли первые экспедиции Игоря Сергеевича на Анабар, Таймыр, Верхоянье. Уже в начале 60-хгодов И.С. Грамберг стал известен в стране и за рубежом как крупный специалист по стратиграфии, литологии и геохимии осадочных толщ севера Сибири, внесший вклад в открытие норильского газа и решение проблемы нефтегазоносности Западной и Восточной Сибири. Широкое развитие в геологической практике получил предложенный И.С. Грамбергом и Н.С. Спиро метод палеогидрохимической реконструкции по поглощенным катионам, а на таких фундаментальных трудах, как «Палеография центральной части Советской Арктики», воспитывалось целое поколение полярных геологов.

В 1967 году под руководством И.С. Грамберга была составлена первая карта перспектив нефтегазоносности арктического шельфа СССР, определившая первоочередные направления исследований. Он возглавил объединение «Севморгео» (и одновременно институт), сотрудники которого совместно с коллегами из родственных предприятий топливно-энергетических ведомств в кратчайшие сроки заложили фундамент морской нефтяной отрасли. Конкретным результатом этой деятельности стало открытие новой крупнейшей нефтегазоносной провинции на Западноарктическом шельфе России. За успехи в изучении геологии и ресурсного потенциала Арктического бассейна И.С. Грамберг дважды – в 1983 и 1995 году – был удостоен Государственной премии.

С именем И.С. Грамберга во многом связано становление минерагении Мирового океана.

Как ученый с острым чувством нового Игорь Сергеевич своевременно осознал роль Мирового океана в обеспечении минеральным сырьем будущих поколений человечества. Он был одним из лидеров нашей геологии, чьими усилиями и энтузиазмом была создана эффективная морская и океаническая геологическая служба Министерства геологии.

Направления исследований И.С. Грамберга включают сравнительный анализ эволюции океанов Земли, геохимию водной толщи и осадочного чехла океана, газовые гидраты как геологический феномен и энергетическое сырье будущего, комплексное геолого-геофизическое изучение глубоководной области Северного Ледовитого океана.

Выдающиеся научные достижения принесли И.С. Грамбергу признание коллег.  В 1979 году И.С. Грамберг избран членом-корреспондентом, а в 1985 – действительным членом Российской академии наук. Многие годы он является членом бюро Отделения геологии, геофизики, геохимии и горных наук РАН, членом Президиума Санкт-Петебургского научного центра РАН, почетным членом Российского геологического общества. В течение десяти лет И.С. Грамберг представлял Россию Международном Арктическом научном комитете, выполняя обязанности вице-президента.

Академик И.С. Грамберг награжден орденом «За заслуги перед Отечеством» IV степени, двумя орденами Трудового Красного Знамени, орденом Отечественной войны II степени, медалями за боевые и трудовые заслуги.