Жак Люсьен Моно родился 9 февраля 1910 в Париже в семье французского художника и американки. В 1917 году вместе с семьей переехал в Южную Францию, где в основном и провел свое детство. Интересом к биологии Жак был во многом обязан своему отцу, который был весьма эрудированным человеком и сам увлекался этой наукой.

Жак Моно получил образование в Каннском лицее, а в 1928 году поступил на факультет естественных наук в Париже. Он тогда еще не понимал, что знания, даваемые там, отставали от современной биологической науки, по крайней мере, на пару десятилетий. Жак заинтересовался микробиологией и физиологической генетикой и весьма в этом преуспел.

В 1938 году Моно женился на Одетт Бруль, у них рождаются сыновья-близнецы, Оливье и Филипп.

Жак Люсьен Моно преподавал в Калифорнийском технологическом институте, в Пастеровском институте, был профессором химии метаболизма в Сорбонне, с 1967 года – профессором в Колледж де Франс, а с 1971 года Моно становится директором Пастеровского института.

Основные труды Моно посвящены изучению роста бактерий, индукции и репрессии ферментов, исследованию механизма регуляции синтеза белка у бактерий. Он разработал метод непрерывного культивирования бактерий. В 1958 году предложил (совместно с Ф.Жакобом и А.М.Львовым) схему синтеза белка в бактериальной клетке, за что был удостоен в 1965 году Нобелевской премии по физиологии и медицине.

В своей широко известной биологической и философской работе «Случайность и необходимость» (1970) Моно, основываясь на последних открытиях в области биохимии, утверждал, что все формы жизни – это результат случайных мутаций (случайность) и дарвиновского отбора (необходимость).

Жак Моно умер 31 мая 1976 года в Каннах.