Pierre Chambon est notamment le fondateur et ancien directeur de l'Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (IGBMC) de Strasbourg. Il est également membre fondateur, avec Jean-Pierre Ebel, de l'École supérieure de biotechnologie de Strasbourg (ESBS). Il est membre de l'Académie des sciences, du Collège de France et directeur de l'Institut clinique de la souris (ICS). Il fait partie des rares scientifiques français à avoir été élu à la National Academy of Sciences aux États-Unis en 1985.
Il a été nommé membre senior de l'Institut universitaire de France en 1991 pour une durée de cinq ans.
Parmi ses nombreuses distinctions honorifiques et prix pour ses recherches, il a obtenu en 1979 la médaille d'or du CNRS, les très prestigieux prix Lasker en recherche médicale fondamentale (2004) et prix Gairdner (2010), pour la découverte d'une famille de récepteurs nucléaires liant des hormones, des vitamines ainsi que d'autres molécules impliquées dans la signalisation cellulaire. Il est souvent présenté comme l'un des seuls biologistes français susceptibles, à l'heure actuelle, de recevoir le prix Nobel.