Doudna har jobbet med å utvikle CRISPR-teknologien, som kan brukes til å forandre genmateriale ned til molekylnivå. Denne teknologien har blitt kalt for genredigering, siden den er mer direkte inngripende i DNA-materialet enn andre former for genmanipulasjon. Hun har vært professor i biokjemi og molekylærbiologi ved University of California, Berkeley siden 2002.