Российский языковед, специалист по истории русского литературного языка, словообразованию, морфемике, лексикологии и грамматике современного русского языка. Доктор филологических наук (1976), профессор (1985), лауреат Государственной премии СССР (1982). И. С. Улуханов — автор более 300 научных работ, в том числе книг «О языке Древней Руси» (1972; 2002; переизд. в URSS), «Словообразовательная семантика в русском языке и принципы ее описания» (1977; переизд. в URSS), «Единицы словообразовательной системы русского языка и их лексическая реализация» (1996; переизд. в URSS), «Славянизмы в русском языке: Глаголы с неполногласными приставками» (2004; переизд. в URSS), «Zur Theorie der russischen Wortbildung» (2004), «Мотивация в словообразовательной системе русского языка» (2005; переизд. в URSS). Он один из создателей «Русско-немецкого словаря новых слов» (2007), «Словаря древнерусского языка (XI–XIV вв.)» (1989–2004), а также первого полного описания словообразовательной системы русского языка, представленного в «Русской грамматике» (1980; 2005).