Родилась в семье железнодорожного служащего. Мать, Алла Митрофановна Карнаухова, сотрудничала в качестве переводчика с «Вестником иностранной литературы». Духовные и интеллектуальные интересы матери оказали влияние на жизнь Ирины Валериановны. Автобиографический характер имеет рассказ писательницы «Бандероль», рисующий духовный мир девочки из интеллигентной семьи. Заметки и фельетоны она начала печатать с 1918 года.

В 1922 году с семьей матери переехала в Петроград. Училась на высших курсах при Российском институте истории искусств.

После окончания высших курсов, на которых изучала фольклор, начала работать в Секции изучения крестьянского искусства института. Летом 1926 года вместе с другими сотрудниками Секции совершила экспедицию в Заонежье. Результатом поездки на Пинегу, кроме собранных сказок, стала статья «Суеверия и бывальщины». Карнаухова участвовала в экспедиции на р. Мезень и на р. Печору. Последняя фольклорная экспедиция Ирины Валериановны в беломорские рыболовецкие села состоялась в 1932 году в рамках ее сотрудничества с Институтом по изучению народов СССР. По итогам четырех экспедиций в 1934 году выпустила книги «Сказки и предания Северного края». В 1937 году вышел еще один фольклорный сборник - «Частушки колхозной деревни».

С середины 1930-х годов писательница активно сотрудничала с радиокомитетом. Была популярна ее передача «Сказки бабушки Арины». Обработка фольклорного материала для детей стала главной в творчестве Карнауховой.

В Великую Отечественную войну вместе с детским лагерем-интернатом эвакуировалась в Пермскую (тогда - Молотовскую) область; с 1941 по 1944 год работала учителем. В годы войны вышло несколько книг, это была литературная обработка фольклорного материала: «Забавные сказки», «Рассыпушки» «Бой на Калиновом мосту».

По фольклорным мотивам были созданы детские пьесы «Аленький цветочек», «Золотое руно», «Аленушка», «Илья Муромец», «Веселый портняжка», «Марья-краса», «Домик-пряник» и другие.

Литературные обработки сказок и былин писательницы прочно вошли в репертуар детских книжек.