W 1973 roku uzyskał doktorat z biofizyki Uniwersytecie Genewskim i Uniwersytecie w Bazylei.
Pracował w Biozentrum na Uniwersytecie w Bazylei, a w 1978 roku przeniósł się do Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (European Molecular Biology Laboratory – EMBL).
Przy prowadzeniu obserwacji z użyciem mikroskopów elektronowych, Dubochet zetknął się z problemem zniekształcania obrazu przez cząsteczki wody występujące naturalnie w materiałach biologicznych. W warunkach próżni podczas pomiaru, preparaty ulegały dehydratacji, co niszczyło ich strukturę. Dubochet podjął próby obrazowania preparatów po ich uprzednim zamrożeniu. Wraz z Alasdairem McDowallem testowali metody schładzania cząsteczek wody, na tyle szybkiego, aby nie zdążyły skrystalizować. Sukces uzyskali po naniesieniu próbki na metalową siatkę, którą następnie zanurzali w etanie schłodzonym za pomocą ciekłego azotu do temperatury ok. -190 °C. W tych warunkach woda ulegała witryfikacji wokół próbki, tworząc cienką błonę na siatce. Praca Dubocheta i McDowalla opisująca ich badania została opublikowana w 1981 roku, stając się podstawą kriomikroskopii elektronowej.
W latach 1987-2007 był profesorem w Zakładzie Analizy Ultrastrukturalnej na Uniwersytecie w Lozannie.