علی جوان در سال ۱۳۰۵ در تهران متولد شد. پدر او وکیل و اهل تبریز بود. علی تحصیلات خود را در دبیرستان البرز به اتمام رسانید. او زمانی که هنوز مشغول تحصیل در مدرسه نشده بود، شمردن و مقداری حساب را در خانه آموخته بود.
علی جوان بعد از اتمام تحصیلات خود در دانشگاه تهران به آمریکا رفت و با «چارلز هارد تاونز»، فیزیکدان معروف و برنده جایزه نوبل فیزیک ۱۹۶۴، آشنا شد و در ایامی که شاگرد او بود با او در زمینه‌های شناخت کوانتوم و لیزر و بعد از آن در زمینه ساخت لیزر کار کرد. جوان دکترای خود را در رشته فیزیک در دانشگاه کلمبیا تحت نظر همین استاد دریافت کرد.
پرفسور جوان سپس در دانشگاه کلمبیا در فیزیک و ریاضیات و کلاس‌های موسیقی تحت نظر «هنری کوول»، آهنگساز، فارغ‌التحصیل شد.
او زمانی که در حال گذراندن فوق دکترای خود بود به گروه تحقیقاتی آزمایشگاه بل در نیوجرسی پیوست و دو سال بعد یعنی در سال ۱۹۶۰ به همراه دو نفر از همکارانش به نام‌های ویلیام بنت و دونالد هریوت، لیزر گازی – که ترکیبی از دو گاز هلیوم و نئون است – را اختراع کرد. اختراع پرفسور جوان در ساعت ۴:۲۰ دقیقه بعدازظهر روز ۱۲ دسامبر ۱۹۶۰- زمانی که بارش برف سنگین باعث بسته‌شدن زودهنگام آزمایشگاه بل شده بود – به وقوع پیوست.
پرفسور جوان روز بعد از اختراع خود، یعنی در سیزدهم دسامبر ۱۹۶۰ لیزر گازی را با ارسال یک پیام تلفنی آزمایش کرد؛ این اولین بار بود که یک مکالمه تلفنی از طریق لیزر نوری انجام می‌شد.
لیزرهای گازی دسته‌ای از لیزرها هستند که برای به‌کارافتادن‌شان، گاز به داخل یک لوله شفاف فرستاده می‌شود و عبور جریان الکتریکی از این لوله باعث رفت‌وآمد نور می‌شود. لیزری که علی جوان اختراع کرده بود می‌توانست بی‌وقفه کار کند.
لیزر کاربردهای فراوانی در زمینه پزشکی، صنعت، تکنولوژی و صنایع اتمی و نظامی دارد. این فناوری در حوزه‌های ارتباطات مخابراتی، انتقال داده‌های اینترنتی، هولوگرافی، اسکنر بارکد، دستگاه‌های پزشکی و غیره به کار می‌رود. خواندن کدهای اجناس در مغازه، شبکه مخابرات کابل نوری، حفاری تونل‌ها، نقشه‌برداری زیرزمینی نظیر مترو، چاپگر، برداشتن خال، بخیه بافت‌های بدن، درمان پوسیدگی دندان، جراحی ریشه دندان، عکسبرداری سه‌بعدی و جراحی چشم با لیزر همه از تاثیرات اختراع علی جوان است. اختراع او راه را برای تکنولوژی‌های حاضر باز کرد.
فرآیند اختراع پرفسور علی جوان دو سال به طول انجامید و شرکت بل 2میلیون دلار روی این اختراع سرمایه‌گذاری کرد.
علی جوان در سال ۱۹۶۱ به عضویت هیئت علمی موسسه فناوری ماساچوست در آمد. او در سال ۱۹۶۴ برای تحقیقاتش در زمینه لیزر گازی مدال استوارت بالنتاین را از انستیتو فرانکلین دریافت کرد و در سال ۱۹۷۵ نشان انجمن نورشناسی آمریکا یعنی مدال فردریک ایوز را دریافت کرد. پرفسور جوان عضو آکادمی ملی علوم و آکادمی علم و هنر آمریکا نیز بود.
کار دیگری که علی جوان به همراه استاد خود چارلز هارد تاونز انجام داد اندازه‌گیری بسیار دقیق سرعت نور بود. این کار بر پایه اختراع آقای جوان انجام گرفت.
پرفسور جوان جزء نخستین شخصیت‌های علمی بود که در دانشگاه MIT، از برترین دانشگاه‌های فنی جهان، به استادی رسید. او همچنین اولین استاد ایرانی دانشگاه MIT بود. به گزارش سایت MIT، پرفسور جوان در سال ۱۹۶۱ به عنوان استادیار فیزیک به این دانشگاه پیوست. او اولین روش برای اندازه‌گیری دقیق سرعت نور را انجام داد و در زمینه اسپکتروسکوپی، لیزر با رزولوشن بالا را راه‌اندازی کرد.
در سال ۱۳۵۰ خورشیدی (۱۹۷۱ میلادی) بسیاری از فیزیک‌دانان مطرح جهان از جمله الکساندر میخائیلوویچ (برنده نوبل فیزیک)، علی جوان و چارلز هارد تاونز (برنده نوبل فیزیک) در نخستین سمپوزیوم بین‌المللی فیزیک محض و کاربردیِ لیزر که با میزبانی دانشگاه اصفهان در ایران برگزار شد شرکت کردند. این سمپوزیوم با حمایت دانشگاه آریامهر سابق و همکاری دانشگاه‌های اصفهان و MIT برگزار شد و پروفسور جوان یکی از سخنرانان آن بود.
به گزارش سایت MIT، جوان زمانی که به این دانشگاه آمد یک دانشمند بین‌المللی محسوب می‌شد. او چهار دهه برای پیشرفت در فیزیک اتمی، مولکولی و اپتیکی کار کرد و از سال ۱۹۷۸ تا سال ۱۹۹۶ پرفسور فیزیک فرانسیس رایت دیویس بود.
دیلی تلگراف در سال ۲۰۰۷ گزارش داد که علی جوان یکی از ۱۰۰ نابغه زنده برتر جهان است و در رتبه دوازدهم این لیست قرار دارد.
ادوین هاوارد آرمسترانگ، مهندس برق و مخترع رادیو اِف.اِم، درباره پرفسور علی جوان می‌گوید: «در دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ گروه لیزر پرفسور جوان در MIT یک رشته از نوآوری و پیشرفت در زمینه‌های شگفت‌آور در فیزیک لیزر به وجود آورده بودند. گروه او کلید درک مبانی تعامل لیزر با ماده و پیاده‌سازی آن‌ها بود. بسیاری از دانش‌آموزان و همکاران پروفسور جوان از او به عنوان یک مرد درخشان، پیشگام، یک مرد الهام‌بخش و یک مرد عزیز یاد می‌کنند.»
در زمان ریاست جمهوری اکبر هاشمی‌رفسنجانی و بعد از جنگ ایران و عراق دولت وقت ایران از علی جوان درخواست کرد که به ایران بیاید تا یک مرکز تحقیقات لیزر و اپتیک در سطح جهانی و مهم‌ترین مرکز تحقیق در خاورمیانه را راه‌اندازی کند و خود مدیریت آن را به عهده گیرد. او به ایران می‌رود و پروژه خود را – که معادل ۱۰۰ میلیون دلار بودجه لازم داشت – ارائه می‌دهد. دولت هاشمی‌رفسنجانی آن بودجه را نمی‌پذیرد و این پروژه پیشنهادی در ایران اجرا نمی‌شود.
پرفسور علی جوان، فیزیکدانی که در زمینه تکنولوژی لیزر و الکترونیک کوانتومی فعالیت می‌کرد، در ۲۲ شهریور ۱۳۹۵ (۱۲ سپتامبر ۲۰۱۶) در ۸۹سالگی در لس‌آنجلس آمریکا درگذشت.