Джером Айзек Фридман родился в Чикаго, в семье эмигрантов из России. Мальчик с детства любил рисовать, и проявлял к этому незаурядные способности. Однако все изменила «Теория относительности» Эйнштейна, прочитанная в старших классах.

«Эта книга открыла для меня новую сторону жизни и углубила мой интерес к физическому миру, — вспоминал впоследствии Фридман. — Вместо того, чтобы поступить в Художественный институт при Чикагском музее, <...> я решил продолжить свое образование в науке, и поступить в Чикагский университет, потому что он имел отличную репутацию, и там преподавал Энрико Ферми».

Окончив Чикагский университет, Фридман затем защитил там же диссертацию, получив степень доктора философии по физике. После этого он преподавал, сначала в своей Alma mater, затем в Стэнфордском университете и, наконец, с 1960 года, в знаменитом Массачусетском технологическом институте.

В середине 1960-х-начале 1970-х годов Фридман, вместе со своими коллегами Ричардом Тейлором и Генри Кендаллом, получил возможность поработать на новом мощном (20 ГэВ) ускорителе элементарных частиц в Стэнфорде. Обстреливая протоны электронами, они обнаружили, что электроны отражаются под самыми разными углами. Это означало, что протоны сами состоят из более мелких элементарных частиц, ранее уже предсказанных теоретически. Ученые назвали их кварками.

В 1990 году Фридман, Тейлор и Кендалл совместно были удостоены Нобелевской премии по физике «за пионерские исследования глубоконеупругого рассеяния электронов на протонах и связанных нейтронах, существенно важных для разработки кварковой модели в физике частиц».

Дальнейшие научные работы Фридмана также внесли значительный вклад в развитие квантовой физики. С 1983 года он возглавлял кафедру физики MIT.