Problematyka badawcza Zainteresowania badawcze Jana Kozłowskiego koncentrują się głównie wokół ekologii, fizjologii oraz ewolucji strategii życiowych organizmów. Opracowuje modele ewolucyjne wykorzystujące zasadę optymalnego lokowania zasobów w funkcje życiowe organizmu, a także zajmuje się testowaniem empirycznym tych modeli. W roku 2016 otrzymał Nagrodę Fundacji na rzecz Nauki Polskiej w obszarze Nauk o Życiu i o Ziemi za sformułowanie i eksperymentalną weryfikację teorii wyjaśniającej różnorodność strategii życiowych organizmów jako efektu optymalnej alokacji zasobów. Kluczowym dla rozwoju tej teorii był esej teoretyczny z 1992 roku „Optimal allocation of resources to growth and reproduction: Implications for age and size at maturity” opublikowany w czasopiśmie Trends in Ecology and Evolution, w którym Kozłowski opisał jak organizmy rozporządzają dostępnymi zasobami na potrzeby wzrostu i rozmnażania oraz jaki ma to wpływ na wiek dojrzewania i masę ciała. W roku 2026 jego publikacja Evolutionary adaptation to global change reduces sustainable fisheries yields dotycząca modelu ekologicznego wyjaśniającego i przewidującego zmiany parametrów populacji ryb w przystosowaniu do zmian klimatu na drodze ewolucji została opublikowana w czasopismie Science.