Monod ga også viktige bidrag til fagfeltet enzymologi med sin foreslåtte teori fra 1965 om allosteri, som han utarbeidet i samarbeid med Jeffries Wyman og Jean-Pierre Changeux. Hans doktorgradsarbeid undersøkte veksten av bakterier i blandinger av sukker og dokumenterte den sekvensielle utnyttelsen av to eller flere sukkere. Han innførte begrepet «diauxie» for å betegne de hyppige observasjonene av to forskjellige vekstfaser til bakterier dyrket i to sukkere.