En 1971, Monod a publié Chance and Necessity, un livre basé sur une série de conférences qu’il avait données au Pomona College en 1969. Le livre est un examen court mais influent des implications philosophiques de la biologie moderne, écrit pour un lectorat général. Monod reconnaît son lien avec les existentialistes français dans l’épigraphe du livre, qui cite les derniers paragraphes du Mythe de Sisyphe de Camus. En résumant les progrès récents dans plusieurs domaines de la biologie, y compris ses propres recherches, Monod met en évidence la manière dont l’information prend une forme physique et devient ainsi capable d’influencer les événements du monde. Par exemple, l’information permettant à une enzyme protéique de « sélectionner » seulement un composé parmi plusieurs composés similaires comme substrat d’une réaction chimique est codée dans la forme tridimensionnelle précise de l’enzyme ; cette forme précise est elle-même codée par la séquence linéaire d’acides aminés constituant la protéine ; et cette séquence particulière d’acides aminés est codée par la séquence de nucléotides dans le gène de cette enzyme.
Dans le titre du livre, la « nécessité » fait référence au fait que l’enzyme doit agir comme elle le fait, en catalysant une réaction avec un substrat mais pas un autre, selon les contraintes imposées par sa structure. Si l’on ne peut pas dire que l’enzyme elle-même ait le choix de son activité, l’idée maîtresse des recherches de Jacob et Monod, récompensées par le prix Nobel, était de montrer comment une cellule bactérienne peut « choisir » d’effectuer ou non la réaction catalysée par l’enzyme. Comme l’explique Monod, la cellule peut faire ce choix en synthétisant ou non l’enzyme, en fonction de son environnement chimique. Cependant, le choix de la synthèse ou de la non-synthèse est à son tour régi par des interactions biochimiques nécessaires entre une protéine répresseur, le gène de l’enzyme et le substrat de l’enzyme, qui interagissent de sorte que le résultat (synthèse de l’enzyme ou non) diffère en fonction de la composition variable de l’environnement chimique de la cellule. L’organisation hiérarchique et modulaire de ce système implique clairement qu’il peut exister des éléments régulateurs supplémentaires qui régissent, sont régis par, ou interagissent de toute autre manière avec un ensemble donné de composants régulateurs. Parce que, en général, l’activité bactérienne qui résulte de ces circuits de régulation est en accord avec ce qui est bénéfique pour la survie de la cellule bactérienne à ce moment-là, la bactérie dans son ensemble peut être décrite comme faisant des choix rationnels, même si les composants bactériens impliqués dans la décision de fabriquer une enzyme (répresseur, gène et substrat) n’ont pas plus de choix concernant leurs activités que l’enzyme elle-même.
Monod montre un paradigme de la façon dont le choix à un niveau d’organisation biologique (activité métabolique) est généré par des interactions nécessaires (sans choix) à un autre niveau (régulation des gènes) ; la capacité de choisir découle d’un système complexe de boucles de rétroaction qui relient ces interactions. Il explique ensuite comment la capacité des systèmes biologiques à conserver l’information, combinée à des variations fortuites au cours de la réplication de l’information (c’est-à-dire des mutations génétiques) qui sont rares individuellement mais courantes dans l’ensemble, conduit à la préservation différentielle de l’information qui réussit le mieux à se maintenir et à se répliquer. Monod écrit que ce processus, agissant sur de longues périodes de temps, est une explication suffisante (voire la seule explication plausible) de la complexité et de l’activité téléonomique de la biosphère. Par conséquent, les effets combinés du hasard et de la nécessité, qui se prêtent à l’investigation scientifique, rendent compte de notre existence et de l’univers que nous habitons, sans qu’il soit nécessaire d’invoquer des explications mystiques, surnaturelles ou religieuses.
Tout en reconnaissant l’origine évolutionnaire probable d’un besoin humain de mythes explicatifs, Monod préconise, dans le dernier chapitre de Chance and Necessity, une vision du monde scientifique objective (donc sans valeur) comme guide pour évaluer la vérité. Il décrit cette vision comme une « éthique de la connaissance » qui perturbe les anciennes ontologies philosophiques, mythologiques et religieuses, qui prétendent fournir à la fois des valeurs éthiques et une norme pour juger de la vérité. Pour Monod, l’évaluation de la vérité indépendamment de tout jugement de valeur est ce qui libère les êtres humains pour agir de manière authentique, en exigeant qu’ils choisissent les valeurs éthiques qui motivent leurs actions. Il conclut que « l’homme sait enfin qu’il est seul dans l’immensité insensible de l’univers, dont il n’est sorti que par hasard. Son destin n’est nulle part défini, pas plus que son devoir. Le royaume d’en haut ou les ténèbres d’en bas, c’est à lui de choisir ». Bien qu’apparemment sombre, en comparaison avec les concepts selon lesquels l’humanité fait partie d’un processus inévitable et universel, ou qu’un Dieu bienveillant nous a créés et nous protège, l’acceptation de l’évaluation scientifique décrite dans la première partie de la citation est, pour Monod, la seule base possible d’une vie humaine authentique et éthique. Il est raisonnable de conclure que Monod lui-même ne trouvait pas cette position morose ; la citation de Camus qu’il a choisie pour introduire Chance et Nécessité se termine par la phrase : « Il faut imaginer Sisyphe heureux. »
En 1973, Jacques Monod était l’un des signataires du Manifeste humaniste II.
Le sociologue Howard L. Kaye a suggéré que Monod a échoué dans sa tentative de bannir « l’esprit et le but du phénomène de la vie » au nom de la science. Il est peut-être plus exact de suggérer que Monod a cherché à inclure l’esprit et le but dans le champ de l’investigation scientifique, plutôt que de les attribuer à des causes surnaturelles ou divines. Bien que Monod ne traite pas explicitement de l’esprit ou de la conscience, ses recherches scientifiques ont démontré que la biologie comprend des boucles de rétroaction qui régissent des systèmes de réactions biochimiques en interaction, de sorte que le système dans son ensemble peut être décrit comme ayant un but et faisant des choix. Les écrits philosophiques de Monod indiquent qu’il reconnaissait l’implication que de tels systèmes pouvaient apparaître et être élaborés par l’évolution à travers la sélection naturelle. L’importance du travail de Monod en tant que pont entre le hasard et la nécessité de l’évolution et de la biochimie d’une part, et le domaine humain du choix et de l’éthique d’autre part, peut être jugée par son influence sur des philosophes, des biologistes et des informaticiens tels que Daniel Dennett, Douglas Hofstadter, Marvin Minsky et Richard Dawkins.