En 1958, Daumas devient assistant de recherche au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). Il passe ensuite six ans à l'Institut Pasteur où il se consacre à l'étude des virus et des maladies infectieuses. En 1965, il rejoint l'université de Strasbourg en tant que professeur de biochimie et de biologie moléculaire.
En parallèle à sa carrière académique, Jean Marie Daumas est également écrivain. Il publie plusieurs ouvrages populaires sur la science, notamment *Le Livre des Gènes* en 1972, qui raconte l'histoire de la génétique humaine depuis les découvertes d'Albrecht von Haller jusqu'à la biologie moléculaire moderne. Son ouvrage est traduit en plusieurs langues et connaît un grand succès commercial.
En 1975, Daumas devient directeur de l'Institut Pasteur de Lille, puis en 1982, il est élu membre de l'Académie des Sciences. Il occupe cette fonction jusqu'en 1986, où il prend sa retraite pour se consacrer à son activité d'écrivain.
Théoricien influent dans le domaine de la génétique moléculaire, Jean Marie Daumas est également reconnu pour avoir créé l'Institut des Sciences et Techniques Nucléaires (ISTN) en 1956, qui deviendra plus tard une composante du Commissariat à l'Énergie Atomique (CEA). Sa contribution aux progrès de la génétique humaine lui vaut d'être élu membre de l'Académie Européenne des Sciences en 1980.
Jean Marie Daumas a également été très engagé dans le domaine de la science et de la technologie pour le développement, notamment par sa participation à la fondation du Centre Technologique de Développement (CTD) qui avait pour but d'aider les pays en voie de développement à mettre en œuvre des technologies avancées.
Après sa mort en janvier 2008, Jean Marie Daumas est inhumé au cimetière de Sète. Son travail et ses réalisations continuent d'inspirer et de motiver des générations de scientifiques français et internationaux.