Jean-François Stéphan entame sa carrière de chercheur CNRS en 1977, d'abord à Paris à l'Université Pierre et Marie Curie puis à Brest au sein du laboratoire ''Océanologie et Géodynamique'' de l'Université de Bretagne occidentale. En 1989, il devient professeur en sciences de la Terre à l'Université de Nice Sophia-Antipolis et directeur du laboratoire Géodynamique, précurseur de l'unité Géoazur.

Il consacre ses travaux à la tectonique et plus précisément l'étude d e l'architecture et des mécanismes de formation des chaînes de montagne et des structures sous-marines « récentes » (quelques dizaines de millions d'années) et actives, en contexte de convergence (subduction et collision). Jean-François Stéphan a mené ses recherches en parcourant de nombreuses régions du globe : les Andes, la fosse de subduction d'Amérique Centrale, les chaînes de Taiwan et des Philippines septentrionales, les Alpes du Sud franco-italiennes, la Sibérie…

En 1985, Jean-François Stéphan a reçu la Médaille de bronze du CNRS puis en 1990, le Prix James Hall de l'Académie des Sciences.

Depuis juillet 2006, il est directeur scientifique du département Environnement, Planète-Univers, Espace au sein de la Direction générale de la recherche et de l'innovation du Ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche.