ד'אלמבר נולד בפריז כבן מחוץ לנישואין של הסופרת קלודין גרן דה טאנסן (Claudine Guérin de Tencin) וקצין התותחנים לואי-קאמי דטוש (Louis-Camus Destouches). דטוש לא היה בצרפת בעת לידתו של ד'אלמבר, וימים אחדים לאחר שנולד השאירה אותו אמו על מדרגות הכנסייה "סן-ז'אן-לה-רון דה פארי". לפי הנוהג, הוא נקרא על שם הקדוש של הכנסייה שבה נמצא. ד'אלמבר הושם בבית יתומים ואומץ על ידי אשתו של זגג. דטוש מימן בחשאי את לימודיו של ז'אן לה רון, אך לא רצה שאבהותו תוכר באופן רשמי.
ד'אלמבר למד בתחילה בבית ספר פרטי. במותו של דטוש ב-1726, הוא הותיר אחריו קרן שנתנה לד'אלמבר הכנסה של 1,200 ליברות לשנה. בהשפעתה של משפחת דטוש, החל ד'אלמבר ללמוד בגיל 12 בקולג' הז'נסניסטי "ארבע-אומות" (המוסד היה ידוע גם בשם "מאזארן"). שם למד פילוסופיה, משפטים ואמנות, וסיים את לימודיו עם תואר "בוגר" ב-1735. לימים, לעג ד'אלמבר לעקרונות הקרטזיאנים שלמד אצל הז'נסניסטים.
הז'נסניסטים כיוונו את ד'אלמבר לקריירה כנסייתית, וניסו למנוע ממנו לעסוק בשירה ובמתמטיקה. אך תאולוגיה הייתה "מזון לא מספק" עבור ד'אלמבר. הוא למד בבית ספר למשפטים למשך שנתיים, והוכר כעורך דין ב-1738.
ד'אלמבר התעניין גם ברפואה ובמתמטיקה. ביולי 1739 תרם את תרומתו הראשונה למתמטיקה, כשבמכתב לאקדמיה הצרפתית למדעים הצביע על טעויות שגילה בספר מתמטיקה מאת שארל רנה ריינו. באותה עת נחשב הספר לחיבור תקני, וד'אלמבר עצמו השתמש בו על מנת ללמוד את יסודות המתמטיקה.
ב-1740 פרסם את חיבורו המדעי השני בתחום של מכניקת הזורמים, Mémoire sur la réfraction des corps solides ("על שבירה של גופים מוצקים בנוזל"). בחיבור זה הסביר ד'אלמבר את ההשתברות באופן תאורטי. הוא כתב גם על מה שמוכר כיום כ"פרדוקס ד'אלמבר": שהכוח המופעל על גוף ששקוע בנוזל צמיג שווה לאפס בכל הגוף.
בצד תרומותיו החשובות למתמטיקה ולמדע, התפרסם ד'אלמבר גם בשל טענתו המוטעית כי ההסתברות שמטבע יפול על צדו האחד גדלה ככל שנפל יותר פעמים על הצד השני. בהימורים, האסטרטגיה של הפחתת ההימור ככל שאתה מנצח יותר והגברת ההימור ככל שאתה מפסיד, הקרויה בדרך כלל "כשל המהמר", ידועה גם בשם "שיטת ד'אלמבר".
ד'אלמבר מת בפריז ממחלה בגיל 66. כאתאיסט מושבע, נקבר ללא טקס דתי בקבר אחים לא מסומן.
ב-1745 הופקד ד'אלמבר על תרגום לצרפתית של העבודה האנגלית "סייקלופדיה" (Cyclopaedia). מתרגום פשוט, התפתחה היצירה לכלל מיזם מקורי חסר תקדים בהיקפו - "ל'אנסיקלופדי" (l'Encyclopédie) - "האנציקלופדיה הגדולה". יחד עם דני דידרו ערך ד'אלמבר את הראשונה באנציקלופדיות תבל, שנכתבה במאה ה-18 בצרפת וביקשה לבטא את רוח עידן האורות (או "הנאורות").
באחד הכרכים ד'אלמבר מתאר את ההיסטוריה של המחשבה האנושית.
ד'אלמבר נותר בתפקידו כעורך האנציקלופדיה הגדולה עד התפטרותו הפתאומית (תאריך מדויק אינו ידוע). הוא החליט להתפטר בעקבות המהומה שקמה על הערך "ז'אנבה" שכתב[1].
