штаба 15 кавалерийской дивизии Забайкальского ВО, с апреля 1937 г. – 4 кавалерийской дивизии Белорусского ВО. С августа 1937 г. начальник 1 отделения, с мая 1938 г. – начальник РО штаба Белорусского ВО, полковник (26.03.1938 г.). С октября 1938 г. И. В. Виноградов на учебе в Академии Генерального штаба (с перерывами). Участник советско-финляндской войны 1939–1940 гг., начальник штаба Особого стрелкового корпуса 9 армии Ленинградского ВО (декабрь 1939 г. – февраль 1940 г.). С июля 1940 г., после окончания Академии Генерального штаба, в распоряжении, с августа – начальник 7 отдела (приграничная разведка) РУ ГШ Красной Армии, 14 июня 1941 г. 7 отдел сменил номер на 1.
В январе-феврале 1941 г. под руководством полковника И. В. Виноградова состоялись сборы начальников РО военных округов и армий по отработке вопросов перевода разведывательных аппаратов округов и армий на условия работы с мирного на военное время. По итогам сборов начальнику ГШ Красной Армии генералу армии Г. К. Жукову был предложен на утверждение план мероприятий по созданию в приграничных военных округах тайных баз с запасом оружия, боеприпасов и иного военного имущества, а также резервных агентурных сетей на своей территории на глубину 100–150 километров.
«…на совещании… была вскрыта вопиющая беспечность в подготовке разведорганов к войне. Участники совещания выступали с дельными конкретными предложениями по повышению боевой готовности разведки в будущей схватке с немцами, в возникновении которой ни у кого из присутствующих сомнений не имелось. Предлагалось развернуть РО по штатам военного времени, обеспечить техникой, экипировкой, подготовить соответствующие базы на своей территории на глубину до 400 км… На таком важном совещании никто из руководителей НКО и ГШ не присутствовал, а начальник РУ генерал-лейтенант Ф. И. Голиков прибыл лишь на заключительное заседание, на котором прочел обычную речь о повышении бдительности в общем плане, далеком от предвоенной обстановки…»
С началом Великой Отечественной войны до ноября 1941 г. в той же должности. С ноября 1941 г. по январь 1942 г. и с февраля по июнь 1942 г. начальник РО штаба Юго-Западного фронта и войск Юго-Западного направления. Одновременно в мае-июне 1942 г. начальник РО Украинского штаба партизанского движения при военном совете фронта. Участвовал в подготовке и проведении Елецкой операции (декабрь 1941 г.), Барвенково-Лозовской операции (январь 1942 г.).
«От командующего военно-воздушными силами фронта генерала Фалалеева поступило донесение об активных ночных передвижениях в стане противника. Цель этих перегруппировок оставалась для нас не до конца ясной. Новый начальник разведки Юго-Западного фронта полковник Илья Васильевич Виноградов, недавно прибывший к нам из Москвы, на основании собранных сведений высказал предположение, что Клейст сосредоточивает свои главные силы для удара непосредственно
