Jean Guilaine, après avoir enseigné quelques années dans le secondaire, entre au CNRS en 1963. Il oeuvrera trente ans dans cet établissement, y gravissant tous les échelons d’attaché de recherche à directeur de recherche de classe exceptionnelle.
Dès 1978, il devient parallèlement, sur les souhaits de Jacques Le Goff, soucieux de s’attacher un archéologue « ruraliste », directeur d’études à l’EHESS (chaire : « Néolithisation et premières sociétés rurales »). Un temps chargé d’inspection générale au ministère de la Culture, il est élu en 1994 au Collège de France sur une chaire intitulée « Civilisations de l’Europe au Néolithique et à l’âge du Bronze », la première de cette spécialité créée dans cet établissement. En 2011, il est élu à l’Institut (Académie des Inscriptions et Belles‐Lettres) au fauteuil de Bernard Guenée. Défenseur convaincu d’une recherche pluridisciplinaire, il a fondé en 1978 à Toulouse, avec Daniel Fabre, le Centre d’Anthropologie des Sociétés Rurales de l’EHESS et du CNRS (devenu ensuite Centre d’Anthropologie) qui, de 1978 à 2005, a regroupé archéologues, ethnologues, anthropologues culturels, anthropobiologistes et généticiens. Cet organisme a ensuite été démembré au profit de formations plus disciplinaires. Bien qu’auteur d’une thèse sur l’âge du Bronze, J. Guilaine a consacré l’essentiel de sa carrière au Néolithique qu’il considère comme aux origines mêmes du monde historique. Son œuvre s’est construite autour de positions théoriques, d’une inlassable activité de terrain, d’un enseignement donné à l’EHESS puis au Collège de France, d’ouvrages scientifiques ou de vulgarisation. De 1986 à 1994, il a dirigé la revue Gallia‐Préhistoire (CNRS). Il a fondé à Toulouse la série « Archives d’Écologie Préhistorique ». Il est ou a été membre d’une vingtaine de comités de revues (France, Espagne, Italie, USA, Portugal). Grand prix de l’Archéologie du ministère de la Culture (1985), il est docteur honoris causa de l’Université de Barcelone (2006).