Il est ensuite nommé chargé de cours à la Faculté des sciences de Lyon en 1938, maître de recherches au CNRS de 1941 à 1943, maître de conférences à la faculté des sciences de Bordeaux de 1943 à 1945 et, à Paris, de 1945 à 1950, où il succède à Jean Wyart.
De 1950 à 1970, il est professeur titulaire de la chaire de physique théorique du Collège de France.
Par sa thèse, dirigée par Charles Mauguin, relative à la diffusion des rayons X par les cristaux, il crée en France un nouveau domaine de recherche[3]. Il s'intéresse notamment à l'effet Compton. Toute sa vie, il continue des recherches relatives au milieu cristallin, à ses propriétés, son élasticité, sa dilatation, ses tensions thermiques. Ses disciples, Philippe Olmer, Hubert Curien et André Authier, poursuivent ses travaux.
↑ abcde et fPierre Rouard, « Notice nécrologique sur Jean Laval par Pierre Rouard, séance du 20 octobre 1980. », C. R. Acad. Sc. Paris, vol. 291, , p. 49-56 (lire en ligne [PDF])
↑Jean Laval, « Étude expérimentale de la diffusion des rayons X par les cristaux », Bulletin de Minéralogie, vol. 62, no 4, , p. 137–253 (DOI10.3406/bulmi.1939.4465, lire en ligne, consulté le )