Nato a Parigi da una famiglia protestante della borghesia medio-alta francese, riceve dai genitori un'educazione dalle ampie basi culturali. Tutta la famiglia Monod si trasferisce da Parigi a Cannes, dove Jacques compie i propri studi iniziali. La madre, statunitense, gli insegna subito a parlare un inglese perfetto. Il padre, storico dell'arte e pittore, era uomo di vasta cultura e musicista dilettante. Convinto darwiniano, impartisce al ragazzo una cultura laica e anticonformista. Jacques apprende a suonare il violoncello e l'amore per la musica lo accompagnerà sino alla morte. Ottenuto il baccalaureato nel 1928, egli si laurea poi a Parigi in Scienze Biologiche nel 1931, si avvia subito all'attività di ricercatore in biologia e zoologia.