Родился в семье управляющего имениями владельца Выксинских заводов.
Со второй половины 1820-х жил в Петербурге. Окончил с отличием 3-ю петерб. гимназию. С 1842 по 1846 Г. был вольноприходящим учеником Акад. художеств, в к-рой занимался по архит. кл. под руководством А. П. Брюллова. С 1846 по 1851 путешествовал за границей с целью изучения памятников древности и средневековья. В 1854 получил звание акад. за проект столичного почтамта.
1 марта 1856 Г. зачислен на службу в ПБ канц. чиновником. Работал, гл. обр., под руководством В. И. Собольщикова в Отд-нии изящных искусств и технологии. В 1859 временно ведал строит. частью Б-ки, замещая уехавшего в заграничную командировку зав., за что получил благодарность Александра II. Как архитектор принимал участие в проектировании и худож. отделке читального зала ПБ и Кабинета Фауста. В 1860 получил бриллиантовый перстень в награду за поднесенный имп. Марии Александровне альбом рисунков.
Основным в деятельности Г. за пределами ПБ было чтение лекций по истории искусств в Акад. художеств (в 1860–74), а также работа над кн. по этому предмету. Этот труд, оставшийся неопубл., был удостоен Демидовской премии (1862) как первый сводный курс истории искусств в России.
В 1858–59, по поручению Рус. археол. о-ва, Г. объездил ряд р-нов Новгородской и Псковской губ. для проведения ист.-археол. разысканий и изучения рус. церк. зодчества. В 1864 он с той же целью обследовал ряд зап. губ.
С 1867 Г. был также архитектором Петерб. ун-та, где составил проект перестройки одного из старых унив. зданий для размещения унив. б-ки, физ. кабинета и др. учеб. помещений. С 1870, по приглашению О-ва поощрения художеств. устроил и вел там худож.-пром. кл.
Награжден за время службы в ПБ орденами Анны 2-й степени и Станислава 3-й степени. В 1862 имел чин кол. ас.
Похоронен на Шуваловском кладб. Петербурга.
Осн. архит. работы: Зал инкунабулов Б-ки (1857–58), Читальный зал Б-ки (1859–62), Проект памятника Тысячелетию России (1860), Памятник М. И. Глинке в Александро-Невской лавре в Петербурге (1860), Проект памятника Дмитрию Пожарскому в Суздале (1865), Проект собора в Бабаевском монастыре Костромской епархии (1860-е), Надгробный памятник архитектору А. М. Горностаеву в Троице-Сергиевой пустыни в Петербурге (1860-е), Проект перестройки Здания для игры в мяч Петерб. ун-та (1872–73).
Соч.: История искусства и костюма у народов Древнего мира (СПб., 1860); История искусства и костюма древнего мира и средних веков. Кн. 1–3 (СПб., 1861–63); Искусство у народов Италии: Этруски (СПб., 1862); Краткое изложение первых правил начертательной геометрии: Курс для ср. кл. Акад. художеств (СПб., 1862); Главнейшие правила перспективы: Курс для ср. кл. Акад. художеств (СПб., 1863); Древнехристианское искусство. Отд. I (СПб., 1864); История искусства средних веков: Роман. стиль (СПб., 1864); История искусства средних веков. Живопись и скульптура готич. эпохи (СПб., 1864); История костюма в древнехристианскую и византийскую эпохи (СПб., 1864); История египетского искусства (СПб., 1865); История искусства у народов Западной Азии (СПб., 1866); История искусства в Малой Азии (СПб., 1870); История искусства в Центральной Америке (СПб., 1870); Греция: Геогр. очерк (СПб., 1873).
Справ.: Кондаков.
Лит.: Стасов В. В. Иван Иванович Горностаев: Чит. в собр. Петерб. архит. о-ва 3-го дек. 1874 // СПбВед. 1874. 5 дек.; Архитектура СССР. 1939. № 12; Русское зодчество: Чертежи и фотогр. М., 1957; От Александра Брюллова до Ивана Фомина: Кат. выст. Л., 1981; Зодчие Петербурга второй половины XIX века: Кат. выст. Л., 1985.
100-летие. С. 215, 295.
Некр.: ПЛ. 1874. 3 дек.; БВед. 5 дек.; СПбВед. 5 дек.; Ил. неделя. 22 дек.; Пчела. 1875. № 1; Отчет Имп. Акад. художеств с 4 нояб. 1874 по нояб. 1875 г. СПб., 1876.
Арх.: Арх. РНБ. Ф. 1, оп. 1, 1856, № 21; РГИА. Ф. 789, оп. 2, 1858, д. 136а; оп. 6, 1869, д. 46, 47.
Иконогр.: Державний музей Т. Г. Шевченка: Альб. Київ, 1989.
О. С. Острой
Подробнее см.: Паршкова Ю. Ю. Горностаев Иван Иванович