Химик-органик. Член-корреспондент АН СССР (1968). Область научных интересов - химия цианиновых красителей и фотоматериалов.
После окончания в 1931 г. Московского химико-технологического института им. Д.В. Менделеева, работал во Всесоюзном научно-исследовательском кинофотоинституте; с 1966 г. - в Государственном научно-исследовательском и проектном институте химико-фотографической промышленности.
Изучал основные физико-химические факторы, влияющие на процесс спектральной сенсибилизации, внедрил ряд полиметиновых красителей в производство фотоматериалов. Установил факторы, обусловливающие стабильность образующихся при цветном проявлении индоанилиновых и азометиновых красителей. Разработал методы получения цветных, в том числе маскирующих, компонентов, нашедших практическое применение в новых цветных фотоматериалах. В 1946 г. учёному была присуждена Сталинская премия.
Cкончался И.И. Левкоев 13 апреля 1978 года, похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище (1 уч. 10 ряд).
