Иннокентий Фёдорович Анненский родился 20 августа (1 сентября) 1855 в Омске в семье государственного чиновника Фёдора Николаевича Анненского и Наталии Петровны Анненской. Его отец был начальником отделения Главного управления Западной Сибири. Когда Иннокентию было около пяти лет, отец получил место чиновника по особым поручениям в Министерстве внутренних дел, и семья из Сибири вернулась в Петербург, который ранее покинула в 1849.
Слабый здоровьем, Анненский учился в частной школе, затем — во 2-й петербургской прогимназии (1865-1868). С 1869 он два с половиной года обучался в частной гимназии В. И. Беренса. Перед поступлением в университет, в 1875, он жил у своего старшего брата Николая, энциклопедически образованного человека, экономиста, народника, помогавшего младшему брату при подготовке к экзамену и оказывавшего на Иннокентия большое влияние.
По окончании в 1879 историко-филологического факультета Петербургского университета служил преподавателем древних языков и русской словесности.
Был директором коллегии Галагана в Киеве, затем VIII гимназии в Санкт-Петербурге и гимназии в Царском Селе. Чрезмерная мягкость, проявленная им, по мнению начальства, в тревожное время 1905-1906, была причиной его удаления с этой должности. В 1906 он был переведён в Санкт-Петербург окружным инспектором и оставался в этой должности до 1909, когда он незадолго до своей смерти вышел в отставку. Читал лекции по древнегреческой литературе на Высших женских курсах. В печати выступил с начала 1880-х научными рецензиями, критическими статьями и статьями по педагогическим вопросам. С начала 1890-х занялся изучением греческих трагиков; выполнил в течение ряда лет огромную работу по переводу на русский язык и комментированию всего театра Еврипида. Переводил французских поэтов-символистов (Бодлер, Верлен, Рембо, Малларме, Корбьер и др.).
30 ноября (13 декабря) 1909 Анненский скоропостижно скончался на ступеньках Царскосельского вокзала в Санкт-Петербурге.
