В детстве жил в Симферополе, где поступил в гимназию.
С 1920 года — в эмиграции в Болгарии, затем в Югославии. В 1921 году окончил 1-ю русско-сербскую гимназию[3], в 1925 году — Белградский университет по специальности «романская филология и югославская литература»[3], где в числе его учителей был Е. В. Аничков[6]. В 1923—1925 годах возглавлял созданный по его инициативе поэтический кружок «Гамаюн»[7]. Преподавал французский язык в Никшиче (1925) и Дубровнике (1925—1929)[3]. В 1927 и 1928 годах посещал Италию, летом 1927 года познакомился с Вяч. Ивановым, значительно повлиявшим на его творческую и научную деятельность[8]. В 1929 году принял югославское подданство[3].
В 1929—1934 годах жил в Париже, учился в Высшей школе исторических и филологических наук при Сорбонне. Активно печатался в русской периодике как поэт, журналист, эссеист, критик; выступал с докладами на собраниях «Зелёной лампы», религиозно-философской академии (по приглашению Н. А. Бердяева). В 1933 году защитил докторскую диссертацию о ранних влияниях итальянской литературы Возрождения на французскую словесность XIV—XV веков; в том же году в Белграде вышла подготовленная им «Антология новой югославянской лирики», где в качестве переводчиков выступили сам Голенищев-Кутузов, А. П. Дураков и Е. Л. Таубер. В мае 1934 года был избран приват-доцентомБелградского[3][6] и Загребского университетов. В 1938 году опубликовал в журнале «Смена» статьи о первом томе «Поднятой целины» М. А. Шолохова и романе А. Н. Толстого «Пётр I», в результате был арестован югославской полицией за «советскую пропаганду» (номера журнала со статьями были конфискованы).
С 1941 года участвовал в антифашистском движении «Народный фронт»; был узником концлагеря «Баница» (1941—44)[3][6]. С 1944 года воевал в партизанском отряде и в рядах Народно-освободительной армии.
В августе 1946 года получил советское гражданство[3][6], с 1947 года начал выступать в советской печати. В 1949 году, во время кризисной ситуации между СССР и титовской Югославией, был арестован, провёл четыре года в тюрьме. В 1954—1955 — профессор русского языка Института им. Ленина при Будапештском университете (Венгрия)[3].
Слово о полку Игореве и рукописи Задонщины // Заметки к Слову о полку Игореве. — Белград, 1941. — Вып. 2. — С. 49—55. — (Ин-т Н. П. Кондакова).
Problems of «The Lay of Igors Host» // Soviet Literature Monthly. — Moscow, 1965. — N 3. — P. 137—144 (то же на нем. яз. и др.).
Лихачёв Д. С. Изучение «Слова о полку Игореве» и вопрос о его подлинности // Слово: Сб. — 1962. — С. 56—57.
Лихачёв Д. С. Илья Николаевич Голенищев-Кутузов // РЛ. — 1969. — № 4. — С. 175—180.
Голенищева-Кутузова И. В. Илья Николаевич Голенищев-Кутузов (1904—1969) как славист: Краткий библиогр. обзор // Wiener Slavistisches Jahrbuch. — 1970. — S. 208—213.
Средневековая латинская литература Италии. — М.: Наука, 1972.
Благодарю, за всё благодарю. Собрание стихотворений / Сост., подготовка текста, примеч. И. Голенищевой-Кутузовой. Предисловие С. Гардзонио. — Pisa; Томск; М.: Водолей Publishers, 2004.
От Рильке до Волошина: Журналистика и литературная критика эмигрантских лет. — М.: Русский путь, 2006.
Трудись, огонь!.. Избранные переводы. — Pisa; М.: Водолей Publishers, 2008. — 304 с. — (Классики поэтического перевода)
Ёхина Н. А. «История Русского Сопротивления… еще не написана»: К истории Союза советских патриотов в Югославии в годы Второй мировой войны // Ежегодник Дома русского зарубежья им. Александра Солженицына. 2014/15. — М.: Дом русского зарубежья им. А. Солженицына, 2015. — С. 174—205.
Ёхина Н. А. «На чьей стороне ты будешь, когда разразится война»: к истории Союза советских патриотов в Белграде // Российская эмиграция в борьбе с фашизмом: Международная научная конференция. — Москва, 14—15 мая 2015 года / сост. К. К. Семенов и М. Ю. Сорокина. — М.: Русский путь: Дом русского зарубежья им. А. Солженицына, 2015. — С. 203—237.
Сорокина М. Ю. И. Н. Голенищев-Кутузов (1904—1969): к истории возвращения в СССР // Ежегодник Дома русского зарубежья им. Александра Солженицына. 2017. — М.: Дом русского зарубежья им. Александра Солженицына, 2017. — С. 114—128.