Всеобщую известность И. И. Александрову принесли его труды по вопросам содержания и преподавания школьного курса математики. Ему принадлежит свыше 30 печатных работ. Книга «Методы решений геометрических задач на построение» (1881) была переведена во Франции и Германии. До ее выхода как в России, так и в других странах геометрические задачи на построение решались без системы, без общих методов, вследствие чего культура решения этих задач стояла на весьма невысоком уровне. После опубликования этого труда вопрос решения геометрических задач на построение сделался необходимой частью учебного материала по геометрии. Книга «Методы решения арифметических задач» (1887) оказала большое влияние на методику преподавания арифметики. Остальные работы И. И. Александрова также отличаются научностью, оригинальностью обобщений, ясностью языка и стремлением улучшить методику преподавания математики.