После войны был аспирантом в Нью-Колледже (1919—1922), а затем преподавал в Кембриджском университете (1922—1932), Калифорнийском университете в Беркли (1932) и Лондонском университете (1933—1957). В колледже Лондонского университета он также заведовал кафедрой генетики и биометрии. В 1952 году Холдейн был награждён Дарвиновской медалью Королевского научного общества, в 1956 году — медалью имени Хаксли Королевского антропологического института. Несмотря на оказываемые ему почести, Холдейн не мог смириться с политикой британского руководства и в качестве протеста против Суэцкой войны 1956 года решил выехать из страны. В 1957 году Холдейн по приглашению Прасанты Чандры Махаланобиса и Джавахарлала Неру перебрался в Индию, где принял индийское гражданство и до 1961 года руководил лабораторией генетики и биометрии в Калькутте, после чего возглавил аналогичную государственную лабораторию в штате Орисса.