Иван Алексеевич Каблуков родился 21 августа (2 сентября) 1857 года в с. Пруссы (ныне Московская обл.) в семье зубного врача (вольноотпущенного крепостного). В 1876 г. окончил Вторую московскую классическую гимназию и поступил на естественное отделение физико-математического факультета Московского университета, которое окончил в 1880 г. со степенью кандидата естественных наук. По представлению выдающегося русского химика профессора В.В. Марковникова (1837-1904) был оставлен на два года при кафедре химии для подготовки к профессорскому званию.

В 1881-1882 гг. работал в химической лаборатории А.М. Бутлерова (1828-1886) при Петербургском университете, где слушал лекции Д.И. Менделеева, Н.А. Меншуткина, Н.Н. Любавина и др. Результатом его работы в лаборатории явилось исследование на тему "Новый способ получения оксиметилена".

С 1884 г. продолжил работу в Московском университете в качестве сверхштатного ассистента Химической лаборатории, в 1885 г. получил должность приват-доцента. Одновременно (1882-1884) преподавал на Высших женских курсах в Москве.

В 1889 г. в течение года работал в Лейпцигском университете в лаборатории немецкого физико-химика В.Ф. Оствальда (1853-1932) под непосредственным руководством С.А. Аррениуса (1859-1927). Результатом этой работы было опытное исследование электропроводности хлористого водорода в неводных растворах. По возвращении из-за границы продолжил исследования в области электропроводности и в 1891 г. защитил докторскую диссертацию "Современные теории растворов (Вант-Гоффа и Аррениуса) в связи с учениями о химическом равновесии".

В мае 1903 г. И.А. Каблуков был избран экстраординарным профессором Московского университета, в котором работал до конца жизни: в 1918 - середине 1920-х гг. заведовал лабораторией неорганической и физической химии, в 1915-1933 г. - термохимической лабораторией кафедры химии физико-математического факультета, с 1922 г. являлся директором Научно-исследовательского института химии при МГУ.

И.А. Каблуков был выдающимся педагогом и популяризатором науки, создателем большой школы физико-химиков в России. С 1886 до конца 1920-х гг. читал курсы лекций по общей, органической и физической химии на физико-математическом и медицинском факультетах Московского университета, вел практические занятия по термохимии, качественному и количественному анализу.

В 1898 г. вышел его "Конспект некоторых лекций из курса общей химии", в 1900 - учебник "Основные начала неорганической химии", выдержавший 13 изданий, и "Основные начала физической химии". Всего И.А. Каблуковым написано более 200 научных работ.

В 1897-1906 гг. И.А. Каблуков преподавал в Московском инженерном училище, где вел практические занятия по неорганической и аналитической химии, а также по технологии строительных материалов и металлургии железа. С 1899 по 1942 г. занимал должность профессора Московского сельскохозяйственного института (ныне Сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева). С 1933 до начала 1940-х гг. заведовал кафедрой неорганической и аналитической химии Всесоюзной промышленной академии им. И.В. Сталина.

Основные научные работы И.А. Каблукова относятся к электрохимии неводных растворов. В 1889-1891 гг. он установил аномальную проводимость неводных растворов электролитов и обнаружил увеличение проводимости при добавлении воды к спиртовым растворам. На основании этих наблюдений высказал предположение о наличии химического взаимодействия между растворителем и растворяемым веществом. В 1889-1991 гг. независимо от выдающегося русского физико-химика В.А. Кистяковского (1865-1952) ввел представление о сольватации ионов, положившей начало объединению физической и химической теории растворов. В 1890-е гг. провел ряд исследований по термохимии и установил (совместно с В.Ф. Лугининым (1834-1911) - русским физико-химиком, основателем первой в России термохимической лаборатории), что теплота присоединения брома к этиленовым углеводородам увеличивается по мере перехода от низших гомологов к высшим.

В 1905 г. И.А. Каблуков впервые применил метод термического анализа к изучению взаимного обмена солей в расплавах. Одним из первых в России начал исследование калийно-магниевых отложений, в 1911 г. посетил соляные промыслы около Феодосии и Керчи, в Саках и на Сиваше. Результаты этих исследований нашли отражение в книге "Крымские соляные озера" (1915). С начала 1900-х гг. до 1934 г. занимался различными прикладными задачами, в частности, вопросами пчеловодства и химии минеральных удобрений. Разработал метод получения брома из рапы Сакского озера в Крыму. Автор ряда работ по истории химии.

В 1912 г. И.А. Каблуков стал делегатом VIII Международного конгресса по прикладной химии в Нью-Йорке и Вашингтоне и одновременно посетил ряд промышленных предприятий и месторождений урановых руд. По материалам этих поездок были опубликованы его статьи "Институт Карнеги в Вашингтоне" и "Американские запасы радия" (1913).

В советское время начал изучение фосфорно-вольфрамовой кислоты, вольфрамовых бронз и прочих соединений вольфрама. В дальнейшем эти исследования были продолжены его учениками и распространены на другие редкие элементы, что сыграло важную роль в развитии советской промышленности редких металлов.

14 января 1928 г. был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР по Отделению физико-математических наук, 29 марта 1932 г. - почетным членом АН СССР.

В течение ряда лет И.А. Каблуков являлся членом Общества испытателей природы при Московском университете, Русского физико-химического общества, Русского педагогического общества, Общества акклиматизации животных и растений (с 1898 г.), Общества любителей естествознания, антропологии и этнографии (почетный член с 1921 г.), Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева (в 1934 г. избран вице-президентом Московского отделения ВХО) и многих других научных обществ. После 1917 г. работал в комиссиях Научно-технического отдела ВСНХ, в Государственном ученом совете при Наркомпросе РСФСР. В 1927 г. избирался депутатом Моссовета.

За многолетнюю научную и педагогическую деятельность удостоен званий: Заслуженный профессор Московского университета (1910), Герой труда (1924), Заслуженный деятель науки РСФСР (1929); награжден Орденом Трудового Красного Знамени (1937), большой золотой медалью "Передовик социалистического сельского хозяйства" (1939), Орденом Ленина (1940).

Умер Иван Алексеевич Каблуков 5 мая 1942 г. в г. Ташкенте.