Игорь Николаев родился 30 ноября 1924 года в Москве. В 1942 году был призван в ряды Советской Армии. Окончив в 1943 году Пуховическое пехотное училище, командовал взводом минометчиков на фронтах Великой Отечественной войны. Был дважды ранен. Дошел до Берлина.
После демобилизации из армии в 1946 году поступил во ВГИК, в 1952 году окончил его. По окончании института работал на киностудии «Союзмультфильм» как художник и режиссёр. Уже через год после окончания ВГИКа был главным художником мультипликационного фильма «Полёт на Луну» (реж. З. Брумберг). В течение десяти лет И. Николаев работал художником-постановщиком в фильмах крупнейших режиссёров. В 1966 году окончил высшие режиссёрские курсы. В качестве второго режиссёра работал над фильмами «Серая болезнь» (1966), «Разбудите Мухина» (1967).
На воспоминаниях Игоря Иосифовича Николаева о ВОВ построен документальный фильм из цикла «Моя великая война» (Россия, 2012, реж. А. Зайцев). Кинокартина рассказывает от лица молодого фронтовика-миномётчика И. И. Николаева о жизни на войне, о военном быте, о службе в запасном полку, о форсировании Днепра и о самом страшном, что он увидел на войне, - как сдаются в плен русские солдаты. Официальному, показушному взгляду на войну противопоставляется окопный, реальный.