Chargé de recherche CNRS en 1936, il entame une réflexion sur les fondements de la physique. Il entreprend entre 1938 et 1942 de reconstruire la théorie quantique comme branche d’une « théorie générale de la prévision ». Il démontre que si la mécanique quantique utilise une fonction d'onde Ψ, et une équation d'onde (l'équation de Schrödinger), ce n'est pas forcément parce qu'elle décrit des ondes réelles associées aux corpuscules. Cela peut être seulement parce qu'elle porte sur des résultats d'expérience ne pouvant pas être rendus indépendants de l'ordre des mesures, et que les prévisions probabilistes qui portent sur ce genre de résultats ont nécessairement une forme ondulatoire.
En 1952, Jean-Louis Destouches suit attentivement le tournant de la pensée de Louis de Broglie, qui rejette désormais l’interprétation standard de la mécanique quantique. Louis de Broglie veut à l’époque (re-)formuler sa « théorie de la double solution » (corpusculaire et ondulatoire) qui va permettre, espère-t-il, de remplacer la mécanique quantique par une théorie se prêtant à une interprétation réaliste. Jean-Louis Destouches reste pour sa part attaché à l'interprétation standard de la théorie quantique, proche de l'instrumentalisme, mais il s'attache à comprendre les idées de Broglie à sa manière. Il formule pour cela sa propre lecture de la théorie de la double solution, en distinguant l’onde « physique » u associée à un corpuscule, et l’onde « prévisionnelle » Ψ, utilisée par la mécanique quantique. Dans le même temps, Destouches cherche à appliquer sa théorie générale de la prévision à des domaines extérieurs à la physique, y compris l’économie.
Il était docteur ès sciences et ès lettres, professeur émérite de l'Université de Paris, et a été vice-président de l'Académie internationale de philosophie des sciences[4].
Il a été marié avec Paulette Destouches-Février, philosophe et physicienne, avec laquelle il a mené plusieurs travaux, puis avec Florence Aeschlimann docteur en physique[5].
Les thèses fondamentales de l'idonéisme, in: Etudes de philosophie des sciences en hommage à Ferdinand Gonseth, Bibliothèque scientifique 20, série Dialectica, Genève, Editions du Griffon, 1950.
État actuel de la question du déterminisme en physique, 1953.
Retour sur le passé, in: Louis de Broglie, physicien et penseur, par André George, Paris, Albin-Michel, 1953.
Jean-Louis Destouches, physicien et philosophe (1909-1980), par Hervé Barreau, Georges Lochak et Paulette Destouches-Février, Fondements des sciences, CNRS Éditions, 1998, 359 pages[11].
Jean-Louis Destouches : théories de la prévision et individualité, par Michel Bitbol, Philosophia Scientiae, 2001[12],[13].