Jean Dalibard est physicien, spécialiste de l’interaction matière-rayonnement et plus particulièrement de la manipulation d’atomes par laser. Après des études à l'École normale supérieure (1977-1981), il a effectué son doctorat d’État sous la direction de Claude Cohen-Tannoudji de 1982 à 1986. Il a été chercheur au CNRS jusqu'en 2012, date de son élection au Collège de France. Il a également été professeur à l’École polytechnique de 1989 à 2015.
Jean Dalibard dirige l’équipe « Condensats de Bose-Einstein » au sein du Laboratoire Kastler Brossel. Cette équipe regroupe une vingtaine de chercheurs, enseignants-chercheurs, doctorants et postdoctorants. Elle mène une recherche centrée sur l'étude de la matière ultra-froide sur le site Marcelin-Berthelot du Collège de France.
Jean Dalibard a été chercheur invité au National Institute for Standards and Technology (États-Unis), au Laboratoire Cavendish de l'université de Cambridge (Royaume-Uni), et il a enseigné dans plusieurs universités étrangères. Il est membre de plusieurs sociétés savantes, notamment l’Académie des sciences (France) et la National Academy of Sciences (États-Unis). Il a reçu la médaille d'or du CNRS en 2021 pour l'ensemble de ses travaux.