Koppeli teadustöö oli erialadeülene, ulatudes superhapete ja -aluste disainist ja uurimisest neutriinofüüsikani. Elu viimastel aastatel Tartu Ülikooli keemia juhtivteadurina töötanud Koppel jõudis avaldada viis monograafiat ja üle 300 teadusartikli rahvusvaheliselt tunnustatud teadusajakirjades, saades sellega üheks Eesti kõige rohkem tsiteeritud teadlaseks.

Ilmar Koppel sündis 16. jaanuaril 1940. aastal Võrus. 1958. aastal lõpetas ta Puurmanni keskkooli esimese lennu ning astus Tartu ülikooli matemaatika-loodusteaduskonna keemiaosakonda. Ülikooli lõpetas ta 1963. aastal orgaanilise keemia alal, millele järgnes aspirantuur orgaanilise keemia kateedri juures. Kuus aastat hiljem kaitses Koppel kandidaaditöö "Solvendiefektide mõju tertsiaarse butüülkloriidi solvolüüsi kineetikale ja mehhanismile".

Doktoritöö kaitses Koppel 1986. aastal Moskvas NSVL TA Semjonovi nimelises keemilise füüsika instituudis teemal "Struktuuri mõju orgaaniliste ühendite prootonafiinsustele ja ionisatsioonipotentsiaalidele". Professorikutse omistati Ilmar Koppelile 1990. aastal ning 1993. aastal valiti ta Eesti teaduste akadeemia liikmeks.

Ilmar Koppeli tegevus oli läbi aegade olnud seotud Tartu ülikooliga, kus ta aastatel 1967–2005 töötas vanemteaduri, keemilise kineetika ja katalüüsi labori juhataja, analüütilise keemia kateedri juhataja ja keemilise füüsika instituudi juhataja ning analüütilise keemia professorina. Aastatel 2005–2008 oli Ilmar Koppel Tartu ülikooli uurija-professor ja aastatel 2008–2015 Tartu ülikooli keemia instituudi teadusdirektor ning kuni aastani 2018 füüsikalise ja analüütilise keemia juhtivteadur. Alates 2008. aastast oli Ilmar Koppel Tartu ülikooli emeriitprofessor.

Lisaks superalustele ja -hapetele ning neutriinodele uuris ta lahustes toimuvaid protsesse ja nendega kaasnevaid keskkonna- (lahusti) efektidest gaasifaasis kõrgvaakumis kulgevaid reaktsioone, sügavatest üldistustest. Keemia raudvarasse pürgivatest alusuuringutest kasvasid kõrgtehnoloogilist rakendust tõotavad tööd.

Ilmar Koppel oli paljude rahvusvaheliste konverentside korralduskomitee liige ja Eesti esindaja mitmetes rahvusvahelistes organisatsioonides, mitme rahvusvahelise ja riikliku teadusprojekti vastutav täitja ning koordinaator. Aastatel 2004–2014 oli ta TA bioloogia, geoloogia ja keemia osakonna juhataja. Elu jooksul jõudis ta juhendada enam kui 30 edukalt kaitstud doktori- ja magistritööd.

Kahel korral tunnustati Koppeli teadustööd riigi teaduspreemiaga (1998, 2005). 2006. aastal autasustati teda Valgetähe III klassi teenetemärgiga, 2007 nimetati Tallinna tehnikaülikooli audoktoriks ning 2010 pälvis ta Eesti TA W. Ostwaldi medali.