Шумерология являлась одним из главных направлений научной деятельности И.М. Дьяконова и темой его докторской диссертации.
Кроме того, И́горь Миха́йлович Дьяконов является автором многих лингвистических гипотез. Опубликовал несколько обобщающих работ по истории. Ему принадлежат важные главы в первом томе «Всемирной истории» (1955), трёхтомном учебнике «Истории древнего мира» (1982) и первом томе «Истории Востока» (1997), также совместно с другими авторами им написана История Древнего Востока.
Эрик Хобсбаум назвал концепцию Дьяконова «очень интересным взглядом на историю». По мнению доктора исторических наук, профессора А.А. Штырбула: «Предложенная И.М. Дьяконовым стадиальность далеко не совершенна и, в отличие от марксовой, слабо аргументирована, недостаточно обоснована, к тому же её классификация не может вместить все многообразие исторических фактов и явлений в предложенную научную схему».
В 1968 году И.М. Дьяконов опубликовал самое подробное на тот момент исследование этногенеза армян — книгу «Происхождение армянского народа», в которой, опираясь на общепринятые в тот период научные воззрения, обосновывал миграционно-смешанную гипотезу армянского этногенеза.
Хотя история древних иранских народов и тексты на иранских языках не были центральной областью исследований И.М. Дьяконова, он внёс заметный вклад в иранистику.
В марте 1988 года Дьяконов получил диплом почётного доктора Чикагского университета, где был назван ведущим исследователем древнего Ближнего Востока, который «в одиночку возродил ассириологическую науку в Советском Союзе». Действительно, Игорь Михайлович Дьяконов воспитал многих учеников-ассириологов. Многие из них продолжают работать в Отделе Древнего Востока Института восточных рукописей РАН. Там же расположена мемориальная библиотека Дьяконова, переданная в дар Институту.
Не будучи членом АН СССР (РАН), Дьяконов состоял членом-корреспондентом Британской академии (с 1975), почётным членом Американского востоковедного общества, Королевского азиатского общества Великобритании и Ирландии, Азиатского общества Франции, Американской академии искусств и Академии естественных наук РФ. Состоял почётным членом Итальянского института Ближнего и Дальнего Востока, почётным доктором Чикагского университета.