Doktoriral je z disertacijo o baročnem slikarju Giuliu Quagliu, freskantu ljubljanske stolnice in semeniške knjižnice. Esejistični roman S poti, ki ga je pisal na Dunaju in sproti objavljal v Domu in svetu, je znamenita refleksija v obliki potopisnega dnevnika po krajih, v katerih je zbiral gradivo za svojo disertacijo.
Ko je ob vrnitvi v Ljubljano konec 1913 prevzel urednikovanje revije Dom in svet, je močno spremenil njen koncept. V politično izjemno pomembnem času (1918/1919) je bil urednik časnika Slovenec. Potem ko je bil 1919 postavljen pred nalogo, da oblikuje študij umetnostne zgodovine na novoustanovljeni ljubljanski univerzi, v naslonu na dunajsko umetnostnozgodovinsko šolo je tudi na Slovenskem zasnoval sodoben koncept študija. Po smrti bratranca Ivana Cankarja 1918 je poskrbel za prvo izdajo zbranih pisateljevih del (1925–1936). Tudi sam je od mladosti pisal eseje, leposlovje in kritike, posebej je zaslovel z Obiski (1920), pogovori s slovenskimi umetniki.
Cankarjev umetnostnozgodovinski opus ni obsežen. Med prioritetami, ki jih je videl kot temeljne za uspešen razvoj stroke, so bile ustanovitev stanovskega društva in znanstvene revije, Zbornika za umetnostno zgodovino (ki ga je prvih deset let tudi sam urejal), usmerjanje delovanja Narodne galerije in pobuda za pripravo razstav, ki naj omogočijo pregled nad materialnim fundusom. Svoje pisanje za umetnostno zgodovino je osredotočil na dve knjigi oz. serijo o razvoju stila Zgodovina likovne umetnosti v Zahodni Evropi in uvod vanjo (Uvod v umevanje likovne umetnosti. Sistematika stila, 1926). Obe sta še danes najznamenitejši deli slovenske umetnostne zgodovine.
Leta 1926 je opustil duhovniški poklic, istega leta se je poročil s hčerko mecenskega podjetnika Dragotina Hribarja Ničo. Po tragični smrti prvorojenke Kajtimare sta se zakonca drug drugemu odtujila. V letih 1936–1944 je opravljal službo poslanika kraljevine Jugoslavije v Argentiniin Kanadi. Leta 1944 je postal minister za prosveto, pošto in telegraf v vladi Ivana Šubašića v Londonu, vendar je že čez nekaj mesecev odstopil. Po vojni je bil jugoslovanski poslanik v Grčiji. V pokoju je veliko prevajal in se posvečal pisanju umetnostnozgodovinskih študij.
Cankarjevo javno udejstvovanje kaže, kako premišljeno je svojo energijo posvečal avtonomiji slovenskega naroda v institucionalnem in društvenem razvoju in pri tem ostajal izjemen svetovljan in estet, tudi kot eden ustanoviteljev slovenskega PEN-kluba. Najprej uredniško delo z avtorji, potem profesuro ter nazadnje diplomatsko in politično udejstvovanje je pojmoval za pomembna orodja, s katerimi je lahko vplival na višanje kakovosti življenja in mišljenja posameznikov in Slovencev kot naroda. V kontekst njegovega zavzemanja za avtonomijo, tudi znanstveno, sodi vzpostavljanje pogojev za ustanovitev slovenske akademije znanosti in ne nazadnje za veliki nacionalni projekt Slovenski biografski leksikon.
Potem ko je odločno pomagal Narodni galeriji v razvoju v kakovostno nacionalno institucijo, je 1933 začel pripravljati možnosti za ustanovitev in gradnjo Moderne galerije, za kar je pri ženini družini Hribar pridobil tudi denar. L. 1936 je zapustil mesto profesorja umetnostne zgodovine in odšel v diplomacijo. V politiki je ostal do 1947, ko je bil upokojen.
Po Izidorju Cankarju se imenujejo nagrade in priznaja Slovenskega umetnostnozgodovinskega društva.
