Выходец из старинного купеческого рода хлебных торговцев г. Рыбинска Ярославской губернии, он родился в Петербурге, учился в частных пансионах, окончил Петербургскую академию художеств, брал уроки музыки у композитора Н.А. Римского-Корсакова, возглавлял оркестр Академии художеств, путе­шествовал по России и Европе, по Сирии и Палестине.

Его разносторонние инте­ресы и усидчивое трудолюбие поражают. В 1877 г. он приобрёл усадьбу Приволье недалеко от Доброго Села и жил там с семьёй и друзьями то в летнее время, то постоянно. В этой усадьбе всё соответствовало атмосфере искусства, творчества и вдохновения. Здесь благодаря его кропотливым дневниковым записям создан уникальный архив – летопись жизни окрестных деревень и культурных событий Петер­бурга за период с конца 1870-х до 1920-х годов. Сам он, склонный к шуткам, назвал свой труд «Житие наших членов и окрестных жителей». В целом неопубликованный дневник И.Ф. Тюменева «Моя автобиография» составляет 10 томов.

В своей усадьбе Илья Фёдорович создал кружок художников (А. Рябушкин, В. Павлов, В. Беляев и др.), которых объединял интерес к русской старине и самобытному русскому искусству. Они с 1892 по 1903 г. путешествовали по России, рисовали памятники древнерусского зодчества, чтобы запечатлеть уходящий облик прежней России. Эти рисунки размещены в 16 папках.

Общественным заботам и просветительской деятельности И.Ф. Тюменев отдавался сполна. Добросельское народное общество, созданное А.А. Клоповым «для поднятия благосостояния местного населения», включало под руководством Ильи Фёдоровича народный хор, театральный кружок, образовательные экскурсии, ёлки для детей, кружок самообразования, концертную деятельность, пение в местных храмах, сбор фольклора, строительство Народного дома, школы, фельдшерского пункта. В благотворительных взносах на эти цели участвовала семья Тюменевых, хозяева соседних имений и представители царского дома.

Как один из учредителей Добросельского народного общества И.Ф. Тюменев организовал просветительскую деятельность среди крестьян в Добром Селе, Замостье, Басине и Смердыне, вовлёк в это занятие свою семью и А. Рябушкина, местную интеллигенцию, самих крестьян и учащихся школ. Большим успехом пользовались концерты народного хора, театральной группы, народные чтения с туманными картинами в Добросельском народном доме, причём Тюменев выступал не только руководителем этих коллективов, но и в качестве композитора, певца, режиссёра, художника.

В период учёбы в Академии художеств Тюменев познакомился с А.П. Рябушкиным (1883) и в последующее время влиял на судьбу художника: сначала он консультировал его по древнерусской истории, а потом взял на себя заботы об устройстве быта Рябушкина в своём имении, где живописец в оборудованной для него мастерской жил с 1891 по 1901 гг., создавал картины и два портрета Ильи Фёдоровича. После смерти Рябушкина (1904) Тюменев И.Ф. написал обстоятельные и тёплые воспоминания о нём «Рано угасший талант».

И.Ф. Тюменев – автор повестей, исторических и путевых заметок, пьес, оперных либретто, переводов музыкальной литературы для издательской фирмы Юргенсона П.И.

В Приволье было выстроено отдельное здание для библиотеки (около 7 тыс. томов), собирались художест­венные коллекции, этнографические и археологические (более 700 экспонатов). В результате увлечения фотографией составился «Альбом Приволья. 1887-1891», включавший более 500 негативов.

Коллекции Тюменева хранятся в Русском музее, Эрмитаже, Этнографическом музее, в Российской национальной библиотеке.