Жак Люсьен Моно родился 9 февраля 1910 года в Париже, в семье французского художника и американки. В 1917 году семья переехала в Южную Францию, где будущий нобелевский лауреат и провел большую часть детства. Хорошее среднее образование ему дал Каннский лицей. А интерес к биологии в Люсьене разжег его отец, который читал Дарвина и верил, что прогресс в науке и общественных отношениях могут идти рука об руку.

Поступая в 1928 году в Парижский университет, юноша не колебался в выборе факультета: конечно, естественнонаучный. Как обнаружил позже сам Моно, та биология, которую преподавали там, отставала от переднего края тогдашних исследований как минимум на 20 лет. Тем не менее, такие преподаватели, как Андре Львов (с которым он впоследствии разделил Нобелевскую премию) передали ему свои глубокие познания в области микробиологии, генетики, биохимии и физиологии.

Диплом Моно получил в 1931 году, докторскую степень — в 1941. В разные годы он преподавал в Калифорнийском технологическом институте, Пастеровском институте, Сорбонне, Колледж де Франс, в 1971 года Жак Моно становится директором Пастеровского института.

Главные научные труды Моно посвящены генной регуляции выработки ферментов и синтеза белка у бактерий. За открытия в этой области ему, вместе с Андре Львовым и Франсуа Жакобом была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине.

В 1971 году вышла книга Моно «Случайность и необходимость», написанная на стыке биологии и философии. Основываясь на новейших открытиях в области биохимии, автор в ней доказывает, что появление всех форм жизни стало результатом, с одной стороны, случайных мутаций (случайность), а с другой — дарвиновского отбора (необходимость). Книга также содержит размышления о роли человека в биосфере и его ответственность за происходящие в ней процессы.