Trabajó en el campo de la astronomía, geología y cosmología.

En el año 1961 fundó el Instituto Goddard para Estudios Espaciales de la NASA.

Albert Einstein defendía el modelo estático del universo en la primera mitad del siglo XX, aunque al parecer después de analizar los estudios de Edwin Hubble daba cierta razón al modelo del universo en expansión tras un inicio.

Jastrow defendió el modelo oscilatorio (expansión y contracción sin cesar), pero tras 15 años en el proyecto obtuvo resultados diferentes, concluyendo que el modelo abierto (universo en expansión) era "probablemente correcto", esto lo publicó el 25 de junio de 1978 en el New York Times.

Jastrow junto con Fred Seitz y William Nierenberg fundaron el George C. Marshall Institute[1]​ para discutir con los científicos que se oponían al plan Guerras de las Galaxias de Reagan, reclamando a la prensa que a ellos se les concediera igual cantidad de espacio para argumentar su caso a favor.