L’essentiel des travaux de Jacques Monod ont été accomplis à l’Institut Pasteur.
En 1949, il publie dans le journal Annual Review of Microbiology ce qu’on appelle aujourd’hui l'Équation de Monod, un modèle de prédiction des croissances bactériennes.
En 1953, il remet en cause le modèle initial de l’adaptation enzymatique des bactéries qu’il rebaptise en induction enzymatique.
En 1958, l’expérience PaJaMo (pour Arthur Pardee – Jacob – Monod) démontra que les bactéries synthétisent un inhibiteur pour réprimer la production de la bêta-galactosidase.
Par la suite, tandis qu’avec le reste de la communauté scientifique internationale, ils conceptualisent l’existence d’une espèce d’ARN spécifique à durée de vie limitée, en 1960, Monod et Jacob démontrent son existence et le baptisèrent ARN messager.
Leur modèle de l’opéron fut la première mise en évidence d’une forme de régulation génétique chez les bactéries, révélant ainsi comment les gènes sont alternativement activés et réprimés pour répondre aux besoins des organismes et dévoilant comment des cellules qui portent les mêmes gènes peuvent avoir des fonctions différentes.
En 1965, avec Jean-Pierre Changeux et Jeffries Wyman, il propose la théorie allostérique pour rendre compte des capacités de régulation des protéines.
Dans le cadre de sa chaire au Collège de France intitulée Biologie moléculaire (1967-1973), Jacques Monod traite par ses cours plusieurs aspects de ces découvertes. Il intervint encore dans de nombreux colloques ou symposiums internationaux. De nombreux séminaires sont également tenus dans le cadre de sa chaire, animés aussi par des collaborateurs commeFrançois Gros, Jean-Pierre Changeux ou Jacques Glowinski.
Dans sa leçon inaugurale au Collège de France, il amorce une réflexion qu’il poursuivit dans tout son cours de l’année 1970 et qui donnera naissance à son essai « Le hasard et la nécessité », succès international de librairie.
Nommé directeur de l’Institut Pasteur en avril 1971, pour s’y consacrer pleinement, il se dessaisit de sa chaire au Collège de France.
Notice rédigée par Ronan Le Guen (Collège de France).