Опубликовано 6 монографий и свыше 150 статей в ведущих научных журналах России, сделано 65 докладов на международных научных конференциях, проведены научные стажировки как приглашенный профессор в университете Фудань (КНР, Шанхай), Уханьском университете (КНР, Ухань).
В 1994 года защитил диссертацию «История картографирования Уссурийского края Дальнего Востока середины XVII — начала XX в.» с присвоением ученой степени кандидата географических наук по специальности «История науки и техники» в Институте истории естествознания и техники им. С. И. Вавилова Российской академии наук. В 2009 году защитил диссертацию «История географического изучения и картографирования Дальневосточного пограничного пространства (середина XVII — начало XX в.» с присвоением ученой степени доктора географических наук по специальности «История науки и техники» в Институте истории естествознания и техники им. С. И. Вавилова Российской академии наук. Проведены 19 выступлений с публичными лекциями и научными докладами КНР: Пекин, Тяньзинь, Шанхай, Ухань, Гуанчжоу и в других университетах и научных обществах Китая. Является ведущим специалистом России в комплексном изучении целостной и динамичной географической и картографической картины Великого чайного пути. Большинство трудов посвящено 400-летней истории взаимодействия России и Китая. Готовится к изданию монография «Геокартографическое наследие Великого чайного пути». Все это позволяет разработать географические, картографические и информационные технологии взаимодействия Российской Федерации и Китайской народной Республики. Преподает в Московском государственном университете геодезии и картографии, Белорусском государственном университете, в университете Фудань (КНР, Шанхай). Большое внимание уделяет научной работе с аспирантами и студентами. Проводит Международную конференцию «Историко-культурное наследие России и Китая», учебно-исследовательские конференции студентов и молодых ученых «Историческая география и картография России и Китая» и «Историческая география и картография Великого чайного пути», научные семинары по истории картографии, истории географического изучения и картографирования Великого чайного пути. Под его научным руководством аспиранты и студенты активно выступают на научно-практических конференциях. Авторские проекты представлены темами: «Историческая география и картография культурного наследия Великого чайного пути», «Картографический образ России и Китая», «Востоковедное историко-географическое и картографическое познание Китая», «Востоковедное страноведение России и Китая», «История географического изучения и картографирования Дальнего Востока». Целью исследования профессора Игоря Захаренко является воссоздания целостной картины познания торгово-транспортного природного коридора «Великий чайный путь» середины ХIII — начала ХХI веков как национального культурного наследия и научного памятника истории Российской Федерации и Китайской Народной Республики. Культурно-историческая геокартография культурного наследия — новое научное направление в области взаимодействия и взаимного познания России и Китая и представляющая мощный потенциал географического и картографического знания, комплексного страноведения для проведения историко-научного анализа и синтеза взаимоотношений природы, общества и человека. Особое внимание и поддержку привлек проект создания историко-культурного атласа Великого чайного пути. В инициативном приоритетном порядке проект атласа был заявлен 12 мая 2016 года на Ученом совете Института географии РАН и Института Дальнего Востока РАН, посвященном теме: «Новый Шелковый путь: Китайская концепция развития на евразийском пространстве и участие в проекте Российской Академии наук». С публичными программными докладами «Историческая география и картография Великого чайного пути» и «Проект атласа Великого Шелкового пути» автор выступил в январе–феврале 2018 года в городе Ухань и провинциях Центрального Китая. В докладах были показаны старинные и исторические авторские географические карты и атласы, указана цель и задачи проектов, общая характеристика и картографическая основа проектов, разработанные методологические основы Географических информационных систем (ГИС), показаны многочисленные примеры составленных тематических и специальных карт. Исследовательская тридцатилетняя работа в архивных фондах позволила изучить обширные материалы по истории географии и картографии Великого чайного пути. Большая исследовательская работа проведена в Российском государственном военно-историческом архиве (РГВИА, Москва), Российском государственном историческом архиве (РГИА, Санкт-Петербург), Российском государственном архиве древних актов (РГАДА, Москва), Архиве внешней политики Российской империи (АВПРИ, Москва), Архиве Российской Академии Наук (АРАН, Санкт-Петербург), Государственном архиве Российской Федерации (ГА РФ, Москва), Российском государственном архиве военно-морского флота (РГА ВМФ, Санкт-Петербург). Географические и картографические источники на дальневосточные трансграничные регионы были обнаружены в Российском государственном историческом архиве Дальнего Востока (РГИА ДВ, Хабаровск), в государственных архивах Иркутской области (ГАИО), Приморского края (ГАПК), Республики Бурятия (ГАРБ), Хабаровского края (ГАХК), Читинской области (ГАЧО). Большие географические и картографические коллекции были подробно изучены и систематизированы в архиве и библиотеке Русского географического общества в Санкт-Петербурге, его сибирских и дальневосточных отделах во Владивостоке, Иркутске и Хабаровске, картографических и рукописных отделах Российской национальной библиотеке и библиотеке Академии наук в Санкт-Петербурге, Российской государственной библиотеке в Москве. Интересные источники были выявлены в краеведческих музеях городов Благовещенск, Владивосток, Иркутск, Кяхта, Улан-Удэ, Хабаровск, Чита, а также ведомственных архивах научно-исследовательских институтов Москвы и Санкт-Петербурга. Проведенная работа в крупнейших отечественных архивах, музеях и библиотеках позволила автору осуществить комплексное системное исследование России и Китая, изучить культурное наследие Великого чайного пути. В настоящее время работает над международным проектом «Российско-Китайское культурное наследие Великого чайного пути». Проект имеет задачи сформировать и осуществить новые перспективные направления сотрудничества Российской Федерации и Китайской Народной Республики и в экономическом, политическом, научном, образовательном и культурном сферах взаимодействия. Проект дает возможность представить Россию и Китай в глобальном пространстве и времени международного проекта «Один пояс — один путь».