Ông theo học ngành y dược tại Poitiers và Paris bảng xếp hạng bóng đá ha lantrước khi trở thành nghiên cứu sinh tại Đại học Khoa học Paris ở tuổi 23. Năm 1960, ông bắt đầu nghiên cứu về virus tại Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp (CNRS).

Giáo sư Luc Montagnier. Nguồn ảnh: Đại học Khoa học Paris

Năm 1982, bác sĩ Willy Rozenbaum, làm việc tại bệnh viện Bichat–Claude Bernard ở Paris, đề nghị Giáo sư Montagnier hỗ trợ nghiên cứu nguyên nhân gây ra hội chứng bí ẩn mới, được biết đến vào thời điểm đó là "hội chứng suy giảm miễn dịch liên quan đến đồng tính nam” GRID (Gay-Related Immune Deficiency). Bác sĩ Rozenbaum nghi ngờ nguyên nhân gây bệnh có thể là do retrovirus. Giáo sư Montagnier và các thành viên trong nhóm nghiên cứu của ông tại Viện Pasteur Paris, trong đó có Giáo sư Françoir Barré-Sinoussi có nhiều kinh nghiệm về nghiên cứu retrovirus. Họ đã kiểm tra các mẫu sinh thiết lấy từ hạch bạch huyết của một nam bệnh nhân AIDS 33 tuổi và tìm thấy loại virus mà sau này được gọi là HIV. Giáo sư Montagnier và các cộng sự đặt tên cho nó là "virus liên quan đến hạch bạch huyết" hay LAV (lymphadenopathy-associated virus) và đã công bố phát hiện của họ trên tạp chí Science vào ngày 20-5-1983.

Tại thời điểm đó, giới y khoa chưa rõ nguyên nhân gây ra bệnh AIDS, không có xét nghiệm chẩn đoán và phương pháp điều trị hiệu quả. Tuy nhiên, nhiều bác sĩ cho rằng căn bệnh do một loại retrovirus kích hoạt. Đây là virus chui vào ADN của tế bào vật chủ, kiểm soát, đảo ngược cách thức hoạt động của các virus thông thường. Từ mẫu bệnh phẩm này, nhóm nghiên cứu của Giáo sư Montagnier đã tìm ra thủ phạm gây ra AIDS là một retrovirus mới, chưa từng thấy trước đây. Họ đặt tên nó là LAV.

Năm 2008, hai vị giáo sư người Pháp: Luc Montagnier và Francoise Barre-Sinoussi được trao giải Nobel Y học cho công trình nghiên cứu phát hiện ra virus HIV. Hai nhà khoa học đã phân lập thành công virus HIV gây hội chứng suy giảm miễn dịch ở người. Thành tựu khoa học xuất sắc này đã thúc đẩy tiến trình xét nghiệm HIV và đặt nền móng cho nhiều loại thuốc kháng virus để ngăn chặn căn bệnh thế kỷ Hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải (AIDS).