Жак Дебуши родился 8 июня 1942 года в городе Эгль, Швейцария. В 1967 году получил диплом инженера-физика в Федеральной политехнической школе Лозанны. Продолжив образование, в 1969 году окончил Женевский университет, став доктором философии в области биофизики. Позднее защитил диссертацию по биофизике.
С 1969 по 1974 года Дебуши работал в биофизической лаборатории Женевского университета, Базельском институте иммунологии, биоцентре Базельского университета. С 1974 по 1978 года трудился в биоцентре Базельского университета. Совершал поездки в города Соединенных Штатов Америки: Балтимор, Чикаго и Лос-Анджелес.
В период с 1978 по 1987 года занимал должность заведующего лабораторией применения электронной микроскопии в Европейской лаборатории молекулярной биологии EMBL в городе Гейдельберг, Германия. Разрабатывал криоэлектронную микроскопию, исследовал структуры вирусов, ДНК и хроматина, вещества хромосом, являющееся комплексом ДНК, РНК и белков.
С сентября 1987 года Жак Дебуши работает в университете города Лозанна. Назначен профессором кафедры ультраструктурного анализа. До 2007 года руководил Центром электронной микроскопии и Лабораторией ультраструктурного анализа в должности Директора. Почетный профессор университета.
С 1998 по 2002 года занимал пост Президента Секции биологии. Трудился над разработкой криоэлектронной микроскопии, исследованием структуры ДНК, хроматина и клеточного ядра.
В 2017 году 4 октября Жаку Дебуши присудили Нобелевскую премию по химии, совместно с американцем Йоахимом Франком и представителем Великобритании Ричардом Хендерсоном, за разработку криоэлектронной микроскопии для определения структуры молекул с высоким разрешением в растворе.