Ивайло Пенчев завършва "Кино и телевизионно операторско майсторство" във ВГИК, Москва през 1982 г.

От 1983 до 1992 г. работи в СИФ "Бояна" като асистент-оператор и оператор.

От 1993 г. работи като продуцент, сценарист и оператор. Реализирал е игралните филми "Магна Аура", "Питър Пан" "Леден сън", "Резерват за розови пеликани", "Легенда за белия глиган", много документални филми, телевизионни предавания и реклами.

От 1994 г. преподава в програма "Кино и телевизия" на Нов български университет.

През 1996 г. основава продуцентска компания СИНЕМАК.

През 2011 г. дебютира като режисьор в игралното кино с "Корави старчета".

Печелил е множество награди от български и международни фестивали.