Vuonna 1971 Monod julkaisi kirjan Sattuma ja välttämättömyys (Chance and Necessity), joka perustui luentosarjaan, jonka hän oli pitänyt Pomona Collegessa vuonna 1969. Kirja on lyhyt mutta vaikutusvaltainen, yleiselle lukijakunnalle kirjoitettu tarkastelu modernin biologian filosofisista vaikutuksista. Monod tunnustaa yhteytensä ranskalaisiin eksistentialisteihin kirjan epigrafiassa, jossa lainataan Camusin teoksen Sisyfoksen myytti viimeisiä kohtia. Kun Monod tekee yhteenvedon viimeaikaisesta edistyksestä useilla biologian aloilla, myös omassa tutkimuksessaan, hän korostaa tapoja, joilla tiedon havaitaan saavan fyysisen muodon ja siten kykenevän vaikuttamaan maailman tapahtumiin. Esimerkiksi tieto, jonka avulla proteiinientsyymi ”valitsee” vain yhden useista samankaltaisista yhdisteistä kemiallisen reaktion substraatiksi, on koodattu entsyymin täsmälliseen kolmiulotteiseen muotoon; tämä täsmällinen muoto on puolestaan koodattu proteiinin muodostavien aminohappojen lineaarisella sekvenssillä; ja tämä tietty aminohappojen sekvenssi on koodattu entsyymin geenin nukleotidien sekvenssillä.
Kirjan otsikossa ”välttämättömyys” viittaa siihen, että entsyymin on toimittava niin kuin se toimii, katalysoimalla reaktiota yhden substraatin kanssa mutta ei toisen kanssa, sen rakenteen asettamien rajoitusten mukaisesti. Vaikka itse entsyymin ei voida sanoa millään merkityksellisellä tavalla voivan valita toimintaansa, Jacobin ja Monodin Nobel-palkitun tutkimuksen päätavoitteena oli osoittaa, miten bakteerisolu voi ”valita”, toteuttaako se entsyymin katalysoiman reaktion vai ei. Kuten Monod selittää, yksi tapa, jolla solu voi tehdä tällaisen valinnan, on joko syntetisoida entsyymiä tai olla syntetisoimatta entsyymiä kemiallisen ympäristönsä mukaan. Synteesin tai ei-synteesin valintaa säätelevät kuitenkin välttämättömät biokemialliset vuorovaikutukset repressoriproteiinin, entsyymigeenin ja entsyymin substraatin välillä, jotka ovat vuorovaikutuksessa siten, että lopputulos (entsyymisynteesi tai ei-synteesi) vaihtelee solun kemiallisen ympäristön muuttuvan koostumuksen mukaan. Tämän järjestelmän hierarkkinen, modulaarinen organisaatio merkitsee selvästi sitä, että voi olla olemassa muitakin säätelyelementtejä, jotka ohjaavat mitä tahansa säätelykomponenttien joukkoa, joita säätelykomponentit ohjaavat tai jotka ovat muulla tavoin vuorovaikutuksessa minkä tahansa säätelykomponenttien joukon kanssa. Koska näiden säätelypiirien tuloksena syntyvä bakteeritoiminta on yleensä sen mukaista, mikä on hyödyllistä bakteerisolun selviytymisen kannalta kyseisellä hetkellä, bakteeria kokonaisuudessaan voidaan kuvata rationaalisia valintoja tekeväksi, vaikka entsyymin tuottamisesta päättämiseen osallistuvilla bakteerikomponenteilla (repressori, geeni ja substraatti) ei ole sen enempää valinnanvaraa toimintansa suhteen kuin itse entsyymilläkään.
Monod esittää paradigman siitä, miten valinta yhdellä biologisen organisaation tasolla (metabolinen aktiivisuus) syntyy välttämättömistä (valinnanvaraisista) vuorovaikutuksista toisella tasolla (geenien säätely); kyky valita syntyy monimutkaisesta takaisinkytkentäsilmukoiden järjestelmästä, joka yhdistää nämä vuorovaikutukset. Hän jatkaa selittämällä, miten biologisten järjestelmien kyky säilyttää informaatiota yhdistettynä informaation monistumisen aikana tapahtuviin sattumanvaraisiin vaihteluihin (eli geneettisiin mutaatioihin), jotka ovat yksilöllisesti harvinaisia mutta kokonaisuutena yleisiä, johtaa sen informaation erilaiseen säilymiseen, joka onnistuu parhaiten säilyttämään ja monistamaan itseään. Monod kirjoittaa, että tämä pitkän ajan kuluessa vaikuttava prosessi on riittävä selitys (itse asiassa ainoa uskottava selitys) biosfäärin monimutkaisuudelle ja teleonomiselle toiminnalle. Näin ollen sattuman ja välttämättömyyden yhteisvaikutukset, jotka ovat tieteellisen tutkimuksen kohteena, selittävät olemassaolomme ja maailmankaikkeuden, jossa elämme, ilman tarvetta vedota mystisiin, yliluonnollisiin tai uskonnollisiin selityksiin.
Tunnustaessaan ihmisen selitysmyyttien tarpeen todennäköisen evolutiivisen alkuperän Monod puolustaa Sattuma ja välttämättömyys -teoksensa viimeisessä luvussa objektiivista (ja siten arvovapaata) tieteellistä maailmankatsomustietoa oppaaksi totuuden arvioinnissa. Hän kuvailee tätä ”tiedon etiikaksi”, joka rikkoo vanhemmat filosofiset, mytologiset ja uskonnolliset ontologiat, jotka väittävät tarjoavansa sekä eettisiä arvoja että mittapuun totuuden arvioimiseksi. Monodille totuuden arviointi erillään kaikista arvoarvosteluista vapauttaa ihmiset toimimaan aidosti, sillä se edellyttää, että he valitsevat eettiset arvot, jotka motivoivat heidän toimintaansa. Hän toteaa lopuksi, että ”ihminen tietää vihdoin olevansa yksin maailmankaikkeuden tunteettomassa äärettömyydessä, josta hän on noussut esiin vain sattumalta. Hänen kohtaloaan ei ole määritelty missään, eikä hänen velvollisuuttaan. Valtakunta ylhäällä tai pimeys alhaalla: se on hänen valintansa”. Vaikka se vaikuttaa synkältä verrattuna käsityksiin, joiden mukaan ihmiskunta kuuluu johonkin väistämättömään, universaaliin prosessiin tai että hyväntahtoinen Jumala on luonut meidät ja suojelee meitä, lainauksen ensimmäisessä osassa kuvatun tieteellisen arvion hyväksyminen on Monodille ainoa mahdollinen perusta aidolle, eettiselle ihmiselämälle. On perusteltua päätellä, että Monod itse ei pitänyt tätä kantaa synkkänä; sitaatti, jonka hän valitsi Camus’lta johdantoon Sattuma ja välttämättömyys, päättyy lauseeseen: ”Täytyy kuvitella Sisyfos onnelliseksi.”
Vuonna 1973 Jacques Monod oli yksi Humanistinen manifesti II:n allekirjoittajista.
Sosiologi Howard L. Kaye on esittänyt, että Monod epäonnistui pyrkimyksessään karkottaa ”mieli ja tarkoitus elämän ilmiöstä” tieteen nimissä. Saattaa olla oikeampaa esittää, että Monod pyrki sisällyttämään mielen ja tarkoituksen tieteellisen tutkimuksen piiriin sen sijaan, että hän olisi liittänyt ne yliluonnollisiin tai jumalallisiin syihin. Vaikka Monod ei nimenomaisesti käsittele mieltä tai tietoisuutta, hänen tieteellinen tutkimuksensa osoitti, että biologia sisältää takaisinkytkentäsilmukoita, jotka ohjaavat vuorovaikutuksessa olevia biokemiallisten reaktioiden järjestelmiä, niin että järjestelmällä kokonaisuutena voidaan kuvata olevan tarkoitus ja tekevän valintoja. Monodin filosofiset kirjoitukset osoittavat, että hän ymmärsi, että tällaiset järjestelmät voivat syntyä ja kehittyä evoluution avulla luonnonvalinnan kautta. Monodin työn merkitystä siltana yhtäältä evoluution ja biokemian sattuman ja välttämättömyyden ja toisaalta ihmisen valinnan ja etiikan välillä voidaan arvioida hänen vaikutuksestaan filosofeihin, biologeihin ja tietojenkäsittelytieteilijöihin, kuten Daniel Dennettiin, Douglas Hofstadteriin, Marvin Minskyyn ja Richard Dawkinsiin.