Ingvald Undset står i en særstilling blant norske arkeologer ved at hovedvekten av hans virksomhet og vitenskapelige produksjon var rettet mot europeisk oldtidsforskning, der han satte dype spor etter seg.
Undset vokste opp i Trondheim, gikk på latinskolen der og tok examen artium som preseterist 1871. Året etter tok han anneneksamen, også denne gang med prae ceteris. Han tok så fatt på studiet av arkeologi samt nordisk og klassisk filologi i Christiania, men tok aldri noen avsluttende eksamen. 1873 og 1874 foretok han undersøkelsesreiser i Trøndelag for Fortidsminneforeningen, og 1875 ble han assistent ved Universitetets Oldsaksamling i Christiania. Denne stillingen beholdt han til sin død. 1874–81 hadde han også en assistentpost i Riksarkivet. Allerede 1874 drog han på sin første utenlandsreise. Senere fikk han flere stipend som gjorde ham i stand til å gjennomføre en omfattende reisevirksomhet i ulike deler av Nord-Europa.
1881 disputerte Undset for den filosofiske doktorgrad på verket Jernalderens begyndelse i Nord-Europa, som ble utgitt på tysk allerede 1882. Dette gjorde ham plutselig til en internasjonalt berømt vitenskapsmann. Bare 30 år gammel ble han medlem av flere vitenskapelige selskaper i Skandinavia og Tyskland samt i Italia, Latvia og Kroatia. Med statsstøtte begynte han nå en serie lange studiereiser som varte til 1884. Sammenlagt dekket reisene det meste av Europa, men særlig Tyskland og Italia. Etter sin hjemkomst 1884 var han meget produktiv innenfor vitenskapelig produksjon, forelesninger og populære foredrag. For dette fikk han en årlig bevilgning av Stortinget.
Undsets publikasjonsliste omfatter 154 titler, hvorav en rekke er mer journalistiske. Nærmere 30 større og mindre avhandlinger utgjør arkeologiske originalarbeider. Her står doktoravhandlingen i fremste rekke. I den ble for første gang hele utviklingen i Nord-Tysklands tidlige jernalder klarlagt. Han skrev et større oversiktsverk over Ungarns bronsealder og en del mindre arbeider fra Tyskland og Mellom-Europa. Arbeidene fra Italia omfatter ulike emner, bl.a. runeløven fra Venezia og et viktig arbeid om etruskerne basert på en stor gravplass ved Tarquinii. Flere av Undsets arbeider er innen nordisk arkeologi, bl.a. Fra Norges ældre jernalder fra 1880 og noen meget nyttige oversikter over norske oldsaker i utenlandske museer. Han utgav også et verk om innskrifter fra middelalderen i domkirken i Trondheim.
Gjennom datteren Sigrid Undsets bok Elleve aar får vi et godt inntrykk av mennesket Ingvald Undset sett med et barns øyne, bl.a. at han var politisk “radikal”, dvs. venstremann, og et innblikk i sykdommen – angivelig malaria som han hadde pådratt seg i Roma 1882 – som preget hans liv i mange år. Den medførte at familien flyttet stadig nærmere universitetet for at han skulle få kortest mulig vei. Etter hvert måtte familiens medlemmer også hjelpe ham i arbeidet. På sykesengen levde han alle reisene sine opp igjen. Kjennskap til dem får man gjennom boken Fra Akershus til Akropolis, som kom til å stå som avslutningen på hans korte liv.