Après avoir envisagé de terminer sur le podium après sa quatrième place lors de la poursuite d'Oberstdorf, il termine finalement à la sixième place du Tour de ski 2010-2011, puis il obtient une deuxième place lors d'une poursuite de Coupe du monde à Rybinsk derrière Ilia Chernousov et devant Maurice Manificat. Il se rend aux mondiaux de 2011 disputés à Oslo-Holmenkollen avec des espoirs de bons résultats, notamment sur les deux courses de relais. Lors de la première course qu'il dispute, la poursuite, il termine vingt-troisième, juste derrière son coéquipier Vincent Vittoz. Lors du sprint par équipes, l'équipe française, composée de Cyril Miranda et Gaillard, se qualifie pour la finale mais termine à la huitième place d'une course remportée par les Américains Devon Kershaw et Alex Harvey devant la Norvège et la Russie. Deux jours plus tard, lors du relais, les Français avec Gaillard et Maurice Manificat en style classique, Vincent Vittoz et Robin Duvillard en style libre, ne parviennent pas à atteindre leur objectif de podium en terminant onzième d'une course remportée par la Norvège devant la Suède et l'Allemagne. Jean-Marc Gaillard abandonne ensuite sur le cinquante kilomètres.