Родился в Богородске (ныне г. Ногинск Московской области). Учился в театрально-музыкальном училище имени А. К. Глазунова (мастерская И. Туманова), окончил его в 1950 г. Затем поступил на режиссерский факультет ГИТИС (мастерская А. Попова и М. Кнебель) (окончил в 1955 г.). С 1947 г., в период учебы, работал режиссером театральной студии при Дворце культуры ЗИЛа. В 1955–1956 гг. — режиссер русского драматического театра Прикарпатского ВО (Львов). В 1959 г. окончил Высшие курсы сценаристов и режиссеров при «Мосфильме» (мастерская Ю. Райзман). С 1958 г. Игорь Таланкин стал режиссером киностудии «Мосфильм». Спустя два года дебютировал фильмом «Сережа» совместно с Георгием Данелией. Этот дебютный фильм двух молодых режиссеров был отмечен на Международном кинофестивале в Карловых Варах. Игорь Таланкин написал сценарии к большинству своих фильмов. При создании кинокартин преимущественно сотрудничал с композитором Альфредом Шнитке. С 1964 г. — педагог ВГИКа (руководитель режиссерско-актерской мастерской), с 1976 г. — профессор. С 1971 г. — секретарь правления СК СССР. С 1994 г. — председатель правления студии «Время» к/с «Мосфильм». Умер в Москве. Похоронен на Даниловском кладбище.