Специалист в области теории и методов автоматического управления, информатики, робототехники, промышленной автоматизации. Сфера научной деятельности И.М. Макарова связана с развитием теории нелинейных систем управления, выбора и принятия решений, разработкой сложных адаптивных систем с искусственным интеллектом, с разработкой теоретических и прикладных вопросов в области средств управления летательными, в том числе беспилотными аппаратами, а также с научно-техническими направлениями, основанными на применении вычислительной техники и информатики в таких областях, как робототехника и гибкая автоматизация производства.