Окончил Военно-медицинскую академию в Петрограде (1917).
В 1918—1920 годах служил ординатором и врачом в Центральном красноармейском госпитале. С 1919 года — старший ассистент созданного Бехтеревым Патолого-рефлексологического института. Позднее перешёл на позиции И. П. Павлова, работал в его лаборатории в 1920-е годы.
В 1919—1927 годах работал под руководством В. П. Осипова в психиатрической клинике Военно-медицинской академии. В 1921 году защитил диссертацию: «Развитие учения о психастении и опыт экспериментально-психофизиологического исследования»; с того же времени работал в лаборатории И. П. Павлова.
В 1924 году основал первую в СССР кафедру физиологии и патологии высшей нервной деятельности в Педагогическом институте им. А. И. Герцена (Ленинград).
В 1931—1945 годах — заведующий психиатрической клиникой при физиологической лаборатории И. П. Павлова во Всесоюзном институте экспериментальной медицины. В период Великой Отечественной войны — консультант в эвакогоспиталях, в том числе в блокадном Ленинграде.
С 1945 года — заведующий Московским отделением Института эволюционной физиологии и патологии высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова.
С 1952 года — директор Института высшей нервной деятельности АН СССР (основан в 1950).
В конце 1940-х годов избран академиком АМН СССР. С 1951 — организатор и главный редактор «Журнала высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова».
В конце жизни занимался исследованием астенического синдрома, развивал концепцию интоксикации как фактора, содействующего астенизации, а также сексуальных отклонений (парафилии).
Умер в январе 1982 года. Похоронен на Новокунцевском кладбище.
В молодости интересовался проблемами экспериментального исследования ассоциаций, сна и гипноза, провёл исследование возможности мысленного внушения животным. Автор так называемой рефлекторной или речедвигательной методики исследования психических процессов, которая состоит в изучении динамики нервных процессов и индукционных соотношений между 1-й и 2-й сигнальными системами при разных заболеваниях (Зейгарник Б. В. Нарушения мышления у психически больных). В психиатрической литературе используется термин «синдром Иванова-Смоленского» (описан в 1934): находящийся в кататоническом ступоре больной может на устно задаваемые ему вопросы отвечать письменно.
Занимался проблемами детской психологии и психологии развития в контексте развития сигнальных систем. В конце 1920-х гг. был сторонником педологии. С 1944 года — сотрудник Института школьной гигиены, в котором руководил исследованиями физиологических функций ребёнка.
М. Г. Ярошевский писал:
…для них характерен диалог на одной из так называемых «павловских сред» (Раз в неделю, по средам Павлов обсуждал с сотрудниками ход исследований). Цитирую по стенограмме:
И. П. Павлов: Вы ужасно придаете значение словам, незаконно больше чем фактам. Оставьте слова.
А. Г. Иванов-Смоленский: Вашим словам я придаю большое значение.
И. П. Павлов: Не в этом дело, смотрите факты, как факты систематизируются"
(Павловские среды. Т.2. М.-Л., 1949. С.453). Но не только в этом заключались расхождения между ними. Иванов-Смоленский рассматривал личность человека как рефлекторный механизм, игнорируя его переживания, его субъективный мир. Павлов резко возражал против этого, считая субъективный мир первой реальностью, с которой сталкивается познающий ум, и надеясь, что настанет время «законного брака» физиологии с психологией.
М. К. Петрова, сотрудница И. П. Павлова, хорошо знавшая и уважавшая Иванова-Смоленского, вспоминает его как «ярого пропагандиста и последователя учения Ивана Петровича, его долголетнего сотрудника, всей душой преданного этому делу, но, к сожалению, в некотором отношении больного человека».
Поддержал взгляды Павлова на темперамент; развивая его теорию, предложил новую классификацию, основанную на соотношении симпатической и парасимпатической нервных систем.
Согласно исследованиям Иванова-Смоленского, до 1 года у детей преобладают возбудительные процессы над тормозными из-за незрелости коры, то есть преобладает действие симпатической НС над парасимпатической НС, отсюда повышенная моторика. Созревание коры, установление таламо-кортикальных связей и ассоциативных межполушарных связей осуществляется к 7 годам.
Исследования Иванова-Смоленского детей 8-11 лет позволили установить тип НС по нейро-вегатативным показателям: частоте дыхания, пульсу, артериальному давлению, реакции фагоцитоза (иммунного ответа на введение антигенов). Введение гамма-глобулина увеличивает количество фагоцитов в крови. По времени реакции (от введения гамма-глобулина до реакции фагоцитоза) дети были разделены на четыре группы: у сильных безудержных реакция наступала через 30 минут, у сильных уравновешенных через 4 часа, у сильных инертных через 12 часов, у слабых через 24 часа слабо выраженная реакция. Дальнейшие исследования позволили составить типологию по соотношению процессов торможения и возбуждения:
Иванов-Смоленский рассматривал «слабый» тип нервной системы (по Павлову) как отклонение и предлагал методы лечения данного отклонения.
Предложил следующую классификацию стадий развития.
Первоначально условные рефлексы ребенка осуществляются на уровне первой сигнальной системы, то есть, непосредственный раздражитель вступает в связь с непосредственными вегетативными и соматическими реакциями. По терминологии Иванова-Смоленского, это связи типа Н—Н («непосредственный раздражитель — непосредственная реакция»).
Во второй половине года ребенок начинает реагировать на словесные раздражители непосредственными вегетативными и соматическими реакциями. Таким образом, добавляются условные связи типа С—Н («словесный раздражитель — непосредственная реакция»). К концу первого года жизни (после 8 месяцев) ребенок начинает подражать речи взрослого так, как это делают приматы, при помощи отдельных звуков, обозначающих что-либо вовне или какое-либо собственное состояние. Затем ребенок начинает произносить слова. Сначала они также не связаны с какими-либо событиями во внешнем мире. При этом в возрасте от 1,5— 2 лет часто одним словом обозначается не только какой-либо предмет, но и действия, переживания, связанные с ним. Позже происходит дифференциация слов, обозначающих предметы, действия, чувства. Таким образом, прибавляется новый тип связей Н—С («непосредственный раздражитель — словесная реакция»).
На втором году жизни словарный запас ребенка увеличивается до 200 и более слов. Он начинает объединять слова в простейшие речевые цепи, а затем строить предложения. К концу третьего года словарный запас достигает 500—700 слов. Словесные реакции вызываются не только непосредственными раздражителями, но и словами. Ребенок научается говорить. Таким образом, возникает новый тип связей С—С (« словесный раздражитель — словесная реакция»).
Печальную известность Иванов-Смоленский получил как один из организаторов «павловской сессии» — совместной сессии АН СССР и АМН СССР, где подверглись жёсткой критике «немарксистские и буржуазные» взгляды ряда отечественных физиологов, прежде всего Л. А. Орбели, Л. С. Штерн, П. К. Анохина, Н. А. Бернштейна. В своём выступлении Иванов-Смоленский обрушился с критикой также на психологию, которую обвинял в необъективности. Он полагал, что «субъективный метод изучения психических явлений должен быть заменен объективным исследованием физиологических процессов, так как объективное изучение психических явлений невозможно» и призывал к «замене психологии физиологией высшей нервной деятельности».
После данной сессии был сформирован так называемый «Павловский научный совет» при АМН СССР, который занялся цензурой научных работ; Иванов-Смоленский занял должность заместителя председателя данного совета. Деятельность совета была осуждена на съезде физиологов в 1955 году.
С критикой взглядов Иванова-Смоленского выступал до войны — физиолог Н. А. Бернштейн, а после войны — в первую очередь Б. М. Теплов (см, напр., Теплов Б. М., Борисова М. Н. К вопросу о «методике речевого подкрепления» А. Г. Иванова-Смоленского // Доклады АПН РСФСР. — 1959. — № 2).