Començà estudis de literatura clàssica al Christ College d'Oxford, però es decantà pels de zoologia. Graduat el 1956, l'any 1960 obtingué el doctorat i posteriorment amplià estudis al California Institute de Pasadena i a la Carnegie Institute de Baltimore (EUA). Fou professor i investigador a Oxford de 1962 a 1971, any en què passà a Cambridge, primer al Laboratori de Biologia Molecular (1971-83) i posteriorment al de zoologia. L'any 1989 cofundà el Wellcome Trust/Cancer Research UK Institute, adscrit a la Universitat de Cambridge, que presidí fins l'any 2001. L'any 2004 la institució canvià el nom pel de The Gurdon Institute.
El 1962 publicà un article on descrivia l'obtenció d' un embrió d'un granota del gènere Xenopus que es desenvolupà com un capgròs normal, a partir del nucli d'una cèl·lula extreta del tracte intestinal i implantat en un oòcit. Demostrà, d'aquesta manera, que en certes condicions la generació de cèl·lules especialitzades a partir de cèl·lules mare indiferenciades era reversible. Aquesta aportació ha tingut una gran repercussió en el desenvolupament de les tècniques de clonació i, en general, de les tècniques d'obtenció de cèl·lules mare i en medicina regenerativa.
La seva tasca científica ha estat reconeguda amb nombroses distincions, entre els quals el premi Wolf (1989), el títol de sir (1995), el premi Albert Lasker (2009) i el premi Nobel de Medicina (2012), que compartí amb Shinya Yamanaka, pel descobriment de la possibilitat de reprogramar cèl·lules adultes en cèl·lules pluripotents.