Après des études d'histoire à l'École normale supérieure de Saint-Cloud, il obtient un doctorat en philosophie en 1964. Parallèlement, il commence une carrière littéraire en publiant des nouvelles dans diverses revues, notamment à partir de 1958 dans la collection "La nouvelle française" dirigée par Claude Ollier.
En 1960, il publie son premier roman, "L'Amour est mon métier", qui lui vaut rapidement une reconnaissance critique et populaire. Ce roman, inspiré de sa propre vie amoureuse, raconte l'histoire d'un homme qui a un goût particulier pour les femmes mariées.
Dans les années 1960 et 1970, Jean-Marie Dubois se consacre à la réalisation de films adaptés de ses romans, notamment "L'Amour est mon métier" (1963), "Le Feu aux poudres" (1964) et "Les Biches" (1968), qui suscite un vif débat à l'époque en raison de son traitement de la bisexualité féminine.
En 1973, il publie le roman "La Grande Famille", qui raconte l'histoire d'une famille bourgeoise française à la fin du XIXe siècle et au début du XXe siècle, et qui est considéré comme son chef-d'œuvre. Ce roman lui vaut un Prix Goncourt, le plus prestigieux prix littéraire français.
En 1985, il publie "La Dame blanche", une suite de "La Grande Famille" qui raconte l'histoire d'une fille de la famille aujourd'hui adulte et qui tente de comprendre le passé de sa famille. Ce roman reçoit également un grand succès critique et populaire.
Depuis les années 1990, Jean-Marie Dubois se consacre à l'écriture de livres sur des sujets historiques, notamment "L'Énigme de la révolution française" (2004) et "Napoléon Ier" (2007).
Au total, Jean-Marie Dubois est l'auteur de plus de trente romans, de plusieurs recueils de nouvelles, ainsi que d'ouvrages historiques. Sa carrière littéraire et cinématographique a été récompensée par de nombreux prix et distinctions.