Fue movilizado durante la Primera Guerra Mundial, resultando herido.
Después de la guerra, retomó sus estudios universitarios y obtuvo su doctorado en 1928 con el profesor Charles Fabry.
Jean Dufay estudió las nebulosas, las galaxias y el medio interestelar.
Jean Dufay empezó a trabajar como astrónomo del Observatorio de Lyon en 1929.
En 1936 también fue nombrado director del nuevo Observatorio de la Alta Provenza, permaneciendo en este puesto hasta 1965.