В 1947 г. И. Я. Шахтмейстер с отличием окончил лечебный факультет 1-го Московского медицинского института и в дальнейшем почти всю свою трудовую деятельность связал с этим институтом, работая вначале на кафедре кожных и венерических болезней в должности клинического ординатора, а затем, после защиты в 1951 г. кандидатской диссертации — в должности ассистента.
В 1965 г. И. Я. Шахтмейстер защитил докторскую диссертацию на тему "Материалы к патогенезу и терапии экземы и нейродермиты", в которой представил новые данные о межсистемных, межорганных связей в патогенезе этих дерматозов, привел патогенетически обоснованные методы лечения. В 1968 г. И. Я. Шахтмейстер был избран страшим научным сотрудником ЦНИЛ 1 ММИ им. И. М. Сеченова, а в 1977 г. — заведующим отделом по изучению репаративных процессов в коже.
И. Я. Шахтмейстер опубликовал более 250 научных работ по различным разделам дерматовенерологии, в том числе 2 монографии. Им написан раздел по дерматовенерологии в Энциклопедическом словаре БСЭ, под его редакцией издано 12 сборников научных трудов.
И. Я. Шахтмейстер являлся одним из крупных специалистов в области клинико-экспериментальной дерматологии. Значительное число выполненных им фундаментальных исследований посвящено экспериментальному моделированию дерматозов, изучению роли обменных процессов и иммунных факторов в возникновении и течении ряда хронических дерматозов (экземы, нейродермита, псориаза), а также разработке новых методов их лечения. Научно-практическое значение работ И. Я. Шахтмейстера отмечалось неоднократно, он удостоен 6 серебряных медалей ВДНХ, имеет 5 авторских свидетельств.
И. Я. Шахтмейсером воспитана школа специалистов, работающих в области клинико-экспериментальной дерматологии. По его руководством защищено 2 докторские и 14 кандидатских диссертаций. Он являлся членом редколлегии МРЖ по венерологии и дерматологии, членом Всесоюзной проблемной комиссии по дерматовенерологии при АМН СССР, фармакологического комитета Минздрава СССР, членом правления Всероссийского и Московского научных обществ дерматовенерологов.