Основные труды посвящены фармакологии, физиологии и анатомии сердечно-сосудистой и нервной систем. За успешную научную и педагогическую деятельность И. М. Догелю было присуждено звание заслуженного профессора; почётный член Военно-медицинской академии, Казанского и Юрьевского (ныне Тартуского) университетов, иностранных академий и обществ.