生于莫斯科，卒于莫斯科。1923年毕业于俄罗斯高等艺术暨技术学院。自1939年起，在莫斯科国立电影学院执教。1951年成为国际动画协会（ASIFA）的创始人、副主席。

大学毕业一年后，伊万诺夫-瓦诺开始从事动画创作。1925年参与了中国现代题材动画片《战火中的中国》的拍摄，此后成为动画导演。1927年导演了《溜冰场》，1929年导演了《蒙奇哈尔森男爵的历险》，1929年进入苏联国家电影技术局工作。20世纪30年代，他遵循当时的创作原则，运用现实主义的方法，创作了一系列政治题材的动画作品。1932年将V.V.马雅可夫斯基的诗作《黑与白》改编成动画片，1934年从俄罗斯民间故事中选材，拍摄了《国王图兰达伊的故事》，对民俗和民间创作进行了现代阐释。

伊万诺夫-瓦诺共拍摄了40多部作品，主要有：1947年根据P.P.叶尔绍夫诗歌改编的《长着驼峰的小马》。农民的儿子伊万有着真诚、善良、朴实的美德，他在一匹神奇的小灰马的帮助下战胜沙皇，赢得爱情获得了幸福。这部作品不仅继承了俄罗斯优秀的民间艺术传统，还通过神奇的故事来反映现实生活，刻画了既富有民族特点，又具有时代特征的人物形象和背景环境。本片的成功，使苏联动画片创作者们认识到应该遵循各族人民传统艺术所积累的经验，掌握并借鉴民间文学、工艺、造型等艺术传统；同时，该片也是苏联时期社会主义现实主义创作风格的标志性动画作品。

1943伊万诺夫-瓦诺将A.S.普希金的《沙皇萨尔坦的故事》改编为动画片，表达的是“善有善报，恶有恶报”的传统主题。1949年伊万诺夫-瓦诺拍摄了以鸟类作为象征的、苏联反对西方文化侵蚀的宣传片《外来的声音》。动画片《万福玛丽亚》（1972）是他的著名作品。影片把战争生灵涂炭的场面和有关圣母的世界名画交替出现，产生强烈的对比。圣母充满怜悯和悲哀的表情，配上舒缓哀婉的音乐，似乎在为芸芸众生哀叹。影片结尾用了很多真实的史料镜头，表现了人民对战争的控诉和反抗。

伊万诺夫-瓦诺和动画师Y.诺尔施泰因(Yuriy Norshteyn)有过多次合作。1969年他们一起拍摄了木偶动画短片《季节》，描写一年四季的美景和一对恋人的爱情。短片用了很多实物做动画片的场景，非常富有立体感。还用蕾丝、布料、花边等服装装饰材料制作特效和物件，在灯光渲染下显得格外迷人。人物民族风浓厚的服饰，小镇和农村充满了传统文化的特色。配乐来自著名作曲家P.I.柴科夫斯基的乐曲《四季》，与情节场景的气氛融合无间。1971年，他们又合作拍摄了《克尔热茨河战役》。动画融合了教堂湿壁画和俄罗斯圣像画法，体现了俄罗斯动画丰厚的民族文化和对宗教精神的继承。影片气势磅礴，色彩浓烈，有着强烈的震撼力。

伊万诺夫-瓦诺对苏联动画的奠基和发展有着卓越贡献。1969年和1985年两次被授予苏联人民艺术家称号。他创作的动画片也多次获奖。