В 1916 г. во время годичной командировки в Бирмингем (Англия) для изучения производства оптического стекла Гребенщиков, не имея специального технического образования, не только профессионально освоился с технологией стекловарения, вопросами по «конторской части» и сбыта, но и руководил варками, давшими, по мнению фирмы «Ченс», «выход, который мы считаем вполне удовлетворительным».
В 1915–1918 гг. совместно с Н.Н. Качаловым инициировал отечественное производство оптического стекла на Императорском фарфоровом заводе. А отсюда «рукой подать» до организации в 1918 г. ГОИ. Вместе с Д.С. Рождественским Гребенщиков консультировал сотрудников Ленинградского завода оптического стекла. Эта консультация была своеобразной – он дежурил у печей, участвовал в оригинальных экспериментах по сокращению продолжительности варки со 100 до 25–30 часов, необычному выпуску стекла из горшка с помощью отверстия, полученного от винтовочного выстрела. В 1921 г. во время полугодовой командировки в Берлин приобрел необходимые лабораторные реактивы и лучшие по тому времени приборы для ГОИ и ЛенЗОС. Совместно с Д.С. Рождественским сыграл ключевую роль в прекращении импорта оптического стекла из Германии.
В 1912 и 1922 гг. Гребенщиков становится соответственно преподавателем и профессором Петербургского электротехнического института, где он проработал до 1932 г., в котором был избран академиком АН СССР. Спустя шесть лет Гребенщиков – член Бюро отделения химических наук и Президиума Академии наук СССР. В 1938–1941 гг. он основал Лабораторию химии силикатов, в 1948 г. преобразованную в Институт химии силикатов АН СССР, им же возглавляемый до 1953 г., а с 1962 г. носящий его имя, и исполнял обязанности директора Института общей и неорганической химии (1939–1941). Будучи одним из организаторов в 1918 г. Государственного оптического института (ГОИ), Гребенщиков создал по поручению академика Д.С. Рождественского химическую лабораторию, превратившуюся позднее в химический отдел ГОИ, которым руководил до 1953 г.
Портреты, воспоминания современников (А.Е. Порай-Кошиц, А.А. Аппен, В.П. Барзаковский и др.), некоторые авторы (О.С. и В.С. Молчановы) представляют нам облик ученого как широкоплечего, с крупными выразительными чертами лица, энергичного человека. В описании человеческих качеств И.В. Гребенщикова, наряду с нередко упоминаемыми простотой в общении и непритязательностью в привычках, быту, а также уважительным и добросердечным отношением к оптику, стеклодуву и уборщицам, особенно привлекают щедрость в оказании денежной помощи и нежелание подписывать работы своих сотрудников, написанные при его систематических консультациях (как отмечают О.С. и В.С.Молчановы, в работах, «поставленных по его инициативе, проводившихся под его непосредственным руководством», он «упорно вычеркивал свою фамилию»). Интересный факт: Гребенщиков был членом кассы взаимопомощи, ни разу не взявшим даже минимальной ссуды на собственные нужды. Примечательны и его увлечения поэзией, природой и охотой. Многократны упоминания о патриотизме И.В. Гребенщикова.
