Родилась в 1919 г. в Уфе.

В 1936 г. после окончания средней школы поступила на литературный факультет Московского института истории философии и литературы. В 1941 г. окончила институт, 30 июня 1941 г. И.Н. Шмелевой присвоена квалификация научного работника в области литературы, преподавателя ВУЗ'а и звание учителя средней школы. Два года работала учителем русского и немецкого языков и завучем в Больше-Усть-Икинской средней школе (Баш. АССР).

В конце 1943 г. поступила в аспирантуру по кафедре русского языка при Московском государственном пединституте, в феврале 1946 г. была переведена в аспирантуру при Институте русского языка АН СССР (Ленинградское отделение).

В 1948 г. защитила кандидатскую диссертацию на тему "Состав лексики Торговой книги XVI в." В этом же году была зачислена младшим научным сотрудником в Сектор исторического словаря института, работала в Словаре древнерусского языка. С 1952 г. участвовала в составлении "Инструкции для составления Словаря современного русского литературного языка" и была редактором 8 и 12 томов. Была одним из составителей "Словаря трудностей словоупотребления в современном русском языке" - подготовила раздел Проекта словаря и написала словарные статьи.

С ноября 1969 г. назначена на должность старшего научного сотрудника. С этого времени выполняла плановое задание в темах словарь-справочник "Трудности словоупотребления и варианты норм", "Новый академический словарь русского языка". И.Н. Шмелева написала главу проекта "Стилистическая характеристика слова в Словаре". В этот же период принимала участие в работе над пособием по выборкам "Разработка лексики и фразеологии современного русского литературного языка", написала Приложение к пособию "Выборка стилистических материалов для словаря".

С 1973 г. работала в теме "Словарь русской фразеологии", занималась подготовкой материалов к составлению словаря, вырабатывала пробные статьи. С 1974 г. приступила к составлению словаря.

И.Н. Шмелева участвовала в работе научных конференций и совещаний, выступала оппонентом на защите кандидатских диссертаций, писала рецензии на научные работы, оказывала консультационную помощь советским и зарубежным ученым, консультировала коллектив "Ленфильма".

В 1978 г. вышла на пенсию по старости.