Jacques Monod est un descendant du
pasteur Jean Monod, apparenté à Théodore Monod, à Jérôme Monod, à Michel Hollard et au réalisateur
Jean-Luc Godard. Son fils Philippe Monod est physicien.
Jacques Monod fut résistant pendant la Seconde Guerre mondiale, tout comme son demi-frère Philippe Monod.
Il fait l'essentiel de sa carrière au sein de l'Institut Pasteur de Paris et devient professeur à la faculté des Sciences de Paris, puis professeur au Collège de France et enfin directeur de l'institut Pasteur de 1971 à 1976.
En 1965, il reçoit le Prix Nobel de physiologie ou de médecine avec François Jacob et André Lwoff pour ses travaux en génétique. Son livre Le Hasard et la Nécessité (1970) a eu un très fort retentissement, amenant les débats sur la biologie sur la place publique. Jacques Monod y expose ses vues sur la nature et le destin de l'humanité dans l'univers, concluant ainsi son essai : « L'ancienne alliance est rompue ; l'homme sait enfin qu'il est seul dans l'immensité indifférente de l'Univers, d'où il a émergé par hasard. Non plus que son destin, son devoir n'est écrit nulle part. A lui de choisir entre le Royaume et les ténèbres. »
Il était proche du philosophe Karl Popper, qui lui dédia l'édition française de 1978 de La Société ouverte et ses ennemis.
Il adhère au
Parti communiste français au sortir de la guerre mais s'en éloignera après quelques années, notamment au moment de l'affaire Lyssenko.
Il est enterré dans le Cimetière du Grand Jas à Cannes.