De 1902 à 1904, il fait le tour du monde grâce à une bourse de la Fondation du financier et mécène Albert Kahn. C'est en Amérique du Sud qu'il passe le plus de temps. À son retour il soutient sa thèse en 1904 sur les substances colloïdales[2].
Il travaille comme préparateur au laboratoire de chimie physiologique de l'École des hautes études de l'ENS. Lors de la Première Guerre mondiale il est mobilisé comme sergent, est nommé lieutenant et est chargé de recherches sur les gaz; il obtient la Croix de Guerre 1914-1918. Après la guerre il reprend son travail au laboratoire dont il devient directeur en 1930. Il travaille aussi au laboratoire de l'Institut Pasteur dont il devient chef de laboratoire[2].
Duclaux est membre permanent du Conseil de l'Institut international de chimie Solvay, de 1924 à 1930. Il devient en 1929 chef de laboratoire de l'Institut de biologie physico-chimique (IBPC) récemment créé[2].
Jacques Duclaux est professeur de biologie générale au Collège de France de 1931 à 1948. Il est élu membre de l'Académie des sciences, dans la section des académiciens libres en 1939, puis il choisit de passer dans la section des sciences chimiques en 1976[2]. Il est le fondateur de la Société de chimie-physique.
Il avait épousé en premières noces Berthe Germaine Appell (1885-1965), docteur en médecine, radiologiste, chevalier de la Légion d'honneur[3], fille du mathématicien Paul Appell et belle-sœur du mathématicien Émile Borel; et en secondes noces Madame Alma Dobry (1904-1989), allemande venue en 1933 préparer une thèse sous sa direction, et qui lui a succédé à la tête du laboratoire de chimie macromoléculaire de l'IBPC[2].
1896-1897: Licencié ès sciences mathématiques et ès sciences physiques.
1898: Agrégé de sciences physiques.
1900-1902: Boursier, voyage autour du monde (Angleterre, Argentine, Chili, Bolivie, Pérou, Équateur, Colombie, Mexique, San Francisco, Nouvelle-Zélande, Australie, Hong Kong, Tonkin).
«Jacques Duclaux (1877-1978)», dans Laurence Lestel, Itinéraires de chimistes: 1857-2007, 150 ans de chimie en France avec les présidents de la SFC, EDP Sciences, 2008, p.159-162.
«Jacques Duclaux (1877-1978)», dans Laurence Lestel, Itinéraires de chimistes: 1857-2007, 150 ans de chimie en France avec les présidents de la SFC, EDP Sciences, 2008 (ISBN2868839150 et 9782868839152), p.159-162 [lire en ligne].
Notice nécrologique sur Jacques Duclaux (1877-1978), par René Wurmser, Paris, Académie des Sciences, 1979 (séance du ). [lire en ligne]
«Duclaux (Jacques-Eugène)», par Jean Coulomb, Association amicale des anciens élèves de l'École Normale Supérieure, 1979, p. 31-33.
Christophe Charle et Eva Telkès, Les professeurs du Collège de France - Dictionnaire biographique 1901-1933, Paris, INRP et CNRS, p.58-60.
«Duclaux (Jacques)», dans Who's Who in France, Paris, Lafitte, 1973 et autres éd.