van der Waals został dopuszczony do egzaminów uniwersyteckich, a następnie: obronił pracę doktorską (1873), został wybrany na członka Królewskiej Akademii Nauki i Sztuki (Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, 1875), został mianowany pierwszym profesorem fizyki w Uniwersytecie Amsterdamskim (1887), otrzymał Nagrodę Nobla (1910). Uniwersytet Amsterdamski utworzono w roku 1876 przez przekształcenie Athenaeum Illustre of Amsterdam. W nowej wyższej uczelni wykładali również Jacobus van ’t Hoff (laureat Nagrody Nobla w dziedzinie chemii z roku 1901) i Hugo de Vries (twórca teorii mutacji). Van der Waals był z nią związany do roku 1908, w którym odszedł na emeryturę. Na stanowisku profesora fizyki zastąpił go wówczas syn-imiennik, Johannes Diderik van der Waals Jr., wcześniej (1903–1908) – profesor fizyki w Uniwersytecie w Groningen.
Zakres badań naukowych Naukowe zainteresowania van der Waalsa wiązały się z tematyką prac Rudolfa Clausiusa (zob. równanie Clausiusa-Clapeyrona, kinetyczno-molekularna teoria gazów) i Thomasa Andrewsa (badania stanu krytycznego). Tych zagadnień dotyczyły badania wykonane w ramach pracy doktorskiej nt.: