François Jacob étudie dans un premier temps la biologie pour se consacrer ensuite à la recherche sur le génome bactérien.
Il travaille tout d'abord dans le service du docteur André Lwoff à l'Institut Pasteur avant de devenir chef du service de la génétique cellulaire.
Sexualité et génétique des bactéries - (1961) La logique du vivant : une histoire de l'hérédité - (1970)
En collaboration avec Élie Wollman, il comprend le fonctionnement génétique de la bactérie ainsi que le phénomène de conjugaison (méthode sexuée utilisée par les bactéries afin de s'échanger des informations génétiques).
Par la suite, aux côtés de Jacques Monod, il décrypte les mécanismes responsables de l'échange de gènes entre bactéries.
Il reçoit avec André Lwoff et Jacques Monod le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1965.