Известный ученый в области физики атмосферы, теории климата, диагностики и моделирования климатических изменений. 

Им предложены новые методы диагностики эволюции климатических полей
выявлен ряд новых климатических структур и механизмов
впервые даны количественные оценки для ряда климатических обратных связей
получены важные результаты по исследованию земной климатической системы как неравновесной термодинамической системы.

Председатель Ученого и диссертационного советов Института, член бюро Отделения наук о Земле РАН, член ряда научных советов РАН, председатель секции метеорологии и атмосферных наук, комиссии по климату и член бюро Национального геофизического комитета РАН, член международных комиссий по климату, по динамической метеорологии, по полярной метеорологии, национальный представитель в Международной ассоциации по метеорологии и атмосферным наукам (IAMAS).

Принимал участие в формировании «Климатической доктрины Российской Федерации» и в подготовке докладов Межправительственной группы экспертов по изменению климата (её деятельность была отмечена Нобелевской премией мира 2007 г.).

Зам. главного редактора журнала «Известия РАН. Физики атмосферы и океана», член редколлегии журналов «Водные ресурсы», «Земля и Вселенная», Advances in Atmospheric Sciences, профессор МГУ и МФТИ, читает курсы лекций «Основы теории климата» и «Физика климата». Под его руководством защищена 1 докторская и 6 кандидатских диссертаций.

Научные публикации

•‎ Мохов И.И. Связь интенсивности “острова тепла” города с его размерами и количеством населения // Доклады РАН. 2009. Т. 427. № 4. С. 530 – 533.
•‎ Мохов И.И., Смирнов Д.А. Эмпирические оценки воздействия естественных и антропогенных факторов на глобальную приповерхностную температуру // Доклады РАН. 2009. Т. 426. № 5. С. 679 – 684.

Премии и награды

•‎ Награждён медалью ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени.
•‎ Как член исполкома IAMAS отмечен знаком «За выдающуюся службу».