1863–1864 წლებში სწავლობდა პეტერბურგის უნივერსიტეტის ფიზიკა-მათემატიკის ფაკულტეტის საბუნებისმეტყველო განყოფილებაზე. 1869 წელს დაამთავრა პეტერბურგის სამედიცინო-ქირურგიული აკადემია.

სამეცნიერო მუშაობა ფიზიოლოგიაში დაიწყო სტუდენტობიდან ი. სეჩენოვის ხელმძღვანელობით. 1871 წელს დაიცვა სადოქტორო დისერტაცია თემაზე "სიცივისა და სითბოს გავლენა ბაყაყის მგრძნობიარე ნერვებზე". იმავე წელს ივანე თარხნიშვილი გაემგზავრა თბილისში, სადაც წაიკითხა საჯარო ლექციების ციკლი ფიზიოლოგიაში. 1873 წელს იგი 2 წლით გაგზავნეს საზღვარგარეთ, სადაც მუშაობდა ცნობილ სამეცნიერო ლაბორატორიებში. საზღვარგარეთიდან დაბრუნების შემდეგ მიიწვიეს პეტერბურგის სამედიცინი-ქირურგიულ აკადემიაში პრივატ-დოცენტად, ხოლო შემდეგ, 1877–1895 წლებში–პროფესორად.

1895 წელს განსხვავებული პროგრესული შეხედულებების გამო იძულებული გახდა აკადემია დაეტოვებინა. 1895–1901 წლებში ლექციებს კითხულობდა პეტერბურგის უნივერსიტეტში. 1901 წელს მიიწვიეს ბრიუსელში ფიზიოლოგიაში ლექციების წასაკითხად. განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია მის მიერ ადამიანის კანში ელექტრომამოძრავებელი ძალების აღმოჩენა სხვადასხვა გაღიზიანების საპასუხოდ და ფსიქიკური ზემოქმედების დროს. კანში აღმოცენებულ ნელ ელექტრულ ეფექტებს მსოფლიო ლიტერატურაში "თარხანოვის ფენომენად" იხსენიებენ. ივანე თარხნიშვილმა შეისწავლა ცენტრალური ნერვული სისტემის ფუნქციები, მათ შორისძილის და ჰიპნოზის მოვლენები, სეკრეციის საკითხები, ორგანიზმზე გარემოს ზემოქმედება.

ცხოველებში ბიოელექტრული მოვლენების კვლევისას აღწერა (1889) ფსიქოგალვანური რეფლექსი. ერთ-ერთმა პირველმა შეისწავლა ორგანიზმზე რენტგენის სხივების მოქმედება და შესაძლებლად მიიჩნია მათი გამოყენება ავთვისებიანი სიმსივნის სამკურნალოდ. მუშაობდა აგრეთვე ასაკობრივი ფიზიოლოგიის საკითხებსა და სოციალური ჰიგიენის პრობლემებზე. ივანე თარხნიშვილი ეწეოდა ბიოლოგიისა  და მედიცინის საკითხების ფართო პოპულარიზაციას, რუსეთსა და საქართველოში– კითხულობდა ლექციებს, აქვეყნებდა სამეცნიერო-პოპულარულ ნაშრომებს. მისი ხელმძღვანელობით მრავალი ახალგაზრდა მეცნიერი აღიზარდა(ბ. ვერიგო, ნ. ციბულსკი, ვ. ჩაგოვეცი და სხვ.). იყო სამამულო სამედიცინო საზოგადოებების და საბუნებისმეტყველო საზოგადოების წევრი, პარიზის ბიოლოგიური საზოგადოების წევრ-კორესპონდენტი, ჰალეს აკადემიის წევრი. 1900 წელს პარიზის საერთაშორისო გამოფენაზე "საპატიო ლეგიონის" ორდენით დააჯილდოვეს. გენრალ-მაიორი(დაახლოებით 1903 წელი), ფიზიოლოგი. 1947 წლიდან, თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტში არსებობს მისი სახელობის სამეცნიერო საზოგადოება.

წყარო: საქართველო: ენციკლოპედია: ტ.III.–თბ., 2014.-გვ.478

• პარიზის ბიოლოგიური საზოგადოება , წევრ–კორესპონდენტი
• ჰალეს(გერმანია) აკადემია , წევრი

• 1900 - პარიზის საერთაშორისო გამოფენის "საპატიო ლეგიონის" ორდენი

• О кислом молоке проф. И.И. Мечникова, как средстве продления жизни и борьбы с различными болезнями (ავტორი). - Санкт-Петербург, тип. А.С. Суворина, 1907. - 38с.
• Дух и тело (ავტორი). - Санкт-Петербург, Брокгауз-Ефрон, 1904. - 176с.
• О закаливании человеческого организма : Публ. лекция, прочит. в пользу страдающих от неурожая (ავტორი). - Санкт-Петербург , тип. Е. Евдокимова, 1899. - 77с.
• Простуда : Как студятся люди, какие явления вызывает простуда в организме, к каким болезням ведет она и как предохранить себя от простуды (ავტორი). - Санкт-Петербург, 1898. - 124с.
• О ядах в организме животных и человека и о борьбе с ними : Публ. лекции, чит. в Пед. музее в семестр 1886-1887 г. (ავტორი). - Санкт-Петербург, тип. А.С. Суворина, 1888
• http://www.historymed.ru/encyclopedia/doctors/index.php?ELEMENT_ID=4977