В 1950 г. удостоен звания лауреата Премии АН СССР им. Л.И. Мандельштама. Награжден орденом "Знак Почета" и медалями.
Родился 20 мая 1913 г. в Варшаве.
В 1936 г. окончил физико-механический факультет Ленинградского политехнического института.
В 1936-1940 гг. работал в Физико-техническом институте в Харькове под руководством Л.Д. Ландау, в вузах Москвы и Ленинграда.
В 1940-1943 гг. – сотрудник Физического института АН СССР. В 1942 г. под руководством А.И. Алиханова принимал участие в командировке в Армению для изучения космических лучей.
В 1943-1946 гг. И.Я. Померанчук работал в Лаборатории № 2 АН СССР, в 1944-1945 гг. – начальник сектора №5.
С 1946-1966 гг. – руководитель теоретического отдела Теплотехнической лаборатории АН СССР (в настоящее время – Институт теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова).
В 1953 г. избран членом-корреспондентом, в 1964 г. – действительным членом АН СССР.
Выдающийся физик-теоретик. Основные работы И.Я. Померанчука относятся к области ядерной физики, квантовой теории поля, физики элементарных частиц, электродинамики, теории ядерных реакторов, физики твердого тела и квантовой теории жидкостей.
В 1937 г. совместно с А.И. Ахиезером развил первую количественную теорию рассеяния фотонов полем ядра, совместно с Л.Д. Ландау разработал теорию электропроводности металлов при низких температурах.
В 1944 г. совместно с Д.Д. Иваненко предсказал синхротронное излучение, за что в 1950 г. был удостоен звания лауреата Сталинской премии СССР.
В конце 1940-х гг. в сотрудничестве с А.И. Ахиезером и Е.Л. Фейнбергом развил теорию дифракционного рождения частиц. Внес большой вклад в теорию дифракционного рассеяния частиц на ядрах.
И.Я. Померанчук – один из ближайших помощников научного руководителя атомного проекта И.В. Курчатова. Внес значительный вклад в создание советских ядерных реакторов, в частности, в диффузионную теорию реактора. Вместе с И.И. Гуревичем разработал теорию резонансного поглощения нейтронов в гетерогенных системах, теорию экспоненциальных экспериментов, проводившихся И.В. Курчатовым.
Большое значение имеют работы И.Я. Померанчука по теории критических размеров реактора: вывел формулу для определения критического размера в возрастном приближении.
В 1954 г. за расчетные и экспериментальные работы по созданию атомного реактора с замедлителем из тяжелой воды И.Я. Померанчук был удостоен звания лауреата Сталинской премии СССР, награжден орденами Ленина и Трудового Красного Знамени.
Важны работы И.Я. Померанчука по теории температурных эффектов в реакторе. И.Я. Померанчук первым начал исследовать процессы размножения нейтронов при замедлении.
В 1950 г. предсказал эффект отрицательного значения теплоты плавления твердого 3He при низких температурах (эффект Померанчука).
В 1958 г. сформулировал теорему о равенстве сечений взаимодействия частицы и античастицы с нуклоном при предельно высоких энергиях (теорема Померанчука), создав новое направление в физике частиц – физику асимптотически высоких энергий.
В 1946-1966 гг. И.Я. Померанчук был профессором кафедры теоретической физики Московского механического института (Московского инженерно-физического института).
И.Я. Померанчук создал школу физиков-теоретиков.
В 1998 г. Институтом теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова учреждена международная премия им. И.Я. Померанчука по теоретической физике.