Азбуку Поляков выучил у казачьего урядника, учился в местной школе. В 1855 году помогал краеведу Николаю Кашину собирать коллекции растений и насекомых для Иркутского музея. С 1859 года учился в Иркутском военном училище. Принял участие в Витимо-Олекминской экспедиции в 1866 году, руководил которой Пётр Кропоткин.
В 1867 году переехал в Санкт-Петербург, экстерном сдал экзамены за курс гимназии.
В 1870 году он зачислен на физико-математический факультет Санкт-Петербургского университета (естественное отделение). В 1874 году, по окончании университета, принят хранителем Зоологического музея при Императорской Академии наук. Сдал магистерские экзамены и защитил диссертацию на степень магистра зоологии.
«Об этнографическом исследовании в Припечерском крае» (ib.),
«Об исследованиях в верховьях Волги» (ib.),
«Письма и отчеты о путешествиях в долину р. Оби» (в «Приложении к Запискам Имп. акд. наук», 1877, т. XXX),
«Жизнь человека и животных в долине р. Оби» («Известия Имп. рус. геогр. общ.», 1877, т. XIII),
«Поездка в бассейн озера Балхаша» (ib., 1878, т. XIV),
«Проект экспедиции для исследования остатков каменного века в Владимирской губ.» (ib.),
«Остяки и рыбопромышленность в долине р. Оби» («Природа и охота», 1878, кн. 2—3),
«О каменном веке в России» («Известия Имп. рус. геогр. общ.», 1879, т. XV),
«Об антропологической поездке во Владимирскую губ.» (ib.),
«Антропологическая поездка в Центральную и Восточную Россию» («Приложение к Запискам Имп. академии наук», 1880 г., т. XXXVII, № 1).
Систематический обзор полевок, водящихся в Сибири. // Записки Имп. Академии Наук. Отчет по Физико-Математическому и Историко-Филологическому отделениям. Прилож. Том39(2): 92 с., 9 рис., 1 ph., 11 таб. Москва.
Лошадь Пржевальского (Equus Przewalskii n. sp.) // Изв. Имп. Русского геогр. О-ва. 1881. Т. 17, вып. 1. Отд. I: Географические известия. С. 1-23.
«Исследования по каменному веку в Олонецкой губ., в долине реки Оки и на верховьях Волги», с 10 таблицами рисунков // Записки Имп. Русского геогр. о-ва по отделу этнографии. 1882. Т. IX.
Путешествие на остров Сахалин // Изв. Имп. Русского геогр. о-ва. 1883. Т. XIX.
Отчет об исследованиях на о-ве Сахалине и в Южно-Уссурийском крае СПб., 1884.
После смерти Полякова появились ещё две его статьи: «На крайнем востоке России» («Новь», 1888, кн. XIX) и «Крестьянское население на крайнем востоке России» (ib., кн. XXII и XXIII).
Поляков был разносторонний изыскатель. Обширная коллекция разного рода предметов, собранных им во время многочисленных поездок, передана в Императорскую академию наук.
Анучин Д. Н. «О людях русских науки и культуры (статьи, некрологи, заметки)». — М., 1950
Петряев Е. Д. «Исследователи и литераторы старого Забайкалья» — Чита, 1954
Григорьев С. В. Биографический словарь. Естествознание и техника в Карелии. — Петрозаводск: Карелия, 1973. — С. 181—182. — 269 с. — 1000 экз.
Эпштейн Е. М. Исследователь Олонецкого края // Поляков И. С. — Петрозаводск, 1991
Константинов М. В. «Оракулы веков: Этюды об исследователях Сибири» — Новосибирск, 2002.
Константинов А. В., Константинова Н. Н. «История Забайкалья (с древнейших времен до 1917 года)» Учебное пособие.- Чита: АНО «ЦНОП», 2002. ISBN 5851582170
Иван Семёнович Поляков (1847—1887) // Иллюстрированное приложение к № 180 газеты «Сибирская жизнь». 17 августа 1903 года. Томск.