Gowans machte seinen Abschluss als Arzt 1947 am King’s College Hospital in London, machte 1948 seinen Abschluss in Physiologie in Oxford und promovierte (Ph.D.) bei Howard Walter Florey an der William Dunn School of Pathology in Oxford, wo er sich der Immunologie zuwandte. Er wurde dann Professor für experimentelle Pathologie in Oxford. 1977 verließ er seine Forschungskarriere, um für zehn Jahre Sekretär des Medical Research Council zu werden. 1989 wurde er Generalsekretär des Human Frontier Science Programs in Straßburg.
Ihm gelangen wesentliche Entdeckungen über die Rolle der Lymphozyten bei der Immunabwehr. Insbesondere zeigte er, dass einige Lymphozyten nicht, wie bis dahin angenommen, kurzlebig waren, sondern vom Blut- ins Lymphsystem und zurück wanderten. Auf Initiative von Peter Medawar unternahm er auch Experimente an Ratten, die zeigten, dass Lymphozyten eine wichtige Rolle bei der Gewebeabstoßung bei Transplantationen spielten.