Aastatel 1989–1993 töötas Jaak Vilo Helsingi Ülikooli arvutiteaduse instituudis õpetajana ning 1993–1999 assistendi ja uurimisassistendina. Ajavahemikul 1999–2002 oli ta Euroopa Bioinformaatika Instituudi vanemteadur ning 2002–2006 ettevõtte EGeen Inc informaatikadirektor ja Eesti Biokeskuse erakorraline vanemteadur. Tartu Ülikooli arvutiteaduse instituudis töötas ta 2004. aastast dotsendi, vanemteaduri ja erakorraline vanemteadurina. Temast sai 2007. aastal Tartu Ülikooli bioinformaatika professor ja 2011–2022 täitis ta lisaks arvutiteaduse instituudi juhataja rolli.[2]
2012. aastal valis Eesti Teaduste Akadeemia üldkogu Jaak Vilo akadeemikuks informaatika alal.[3] Ta kuulub akadeemias informaatika ja tehnikateaduste osakonda.
4. detsembril 2024 valiti ta Eesti Teaduste Akadeemia üldkogu istungil TA asepresidendiks.
9. veebruaril 2023 esitas Tartu Ülikooli loodus- ja täppisteaduste valdkonna nõukogu Jaak Vilo Tartu Ülikooli rektori kandidaadiks. 13. märtsil registreeriti Tartu Ülikooli rektori kandidaatideks professor Toomas Asser, professor Raul Eamets ja professor Jaak Vilo. 20. aprillil kogunes Tartu Ülikooli aulasse 292-liikmeline valimiskogu, järgmiseks viieks aastaks valiti rektoriametis jätkama Toomas Asser.
Teadustöö
Jaak Vilo teadustöö keskmes on informaatika ja selle rakendused, näiteks bioinformaatika. Ta on välja töötanud uusi algoritme ja efektiivset tarkvara, mis on võimaldanud bioinformaatika vallas teha andmeanalüüse ning saada uudseid tulemusi isegi molekulaarbioloogias. Vilo on olnud teerajaja näiteks tekstidest (uute) mustrite otsimisel, geenide regulatsioonimehhanismide uurimisel, geeniekspressiooni analüüsil, G-valk retseptorite analüüsil ning veebipõhiste tööriistade ja keskkondade arendamisel. Tema uurimistöö on motiveeritud informaatika parimate meetodite rakendatavusest eri valdkondades, eriti hästi on see õnnestunud bioinformaatikas, meditsiiniinformaatikas ja keeletehnoloogias, aga ka sotsiaalvõrgustike alal.
Jaak Vilo on loonud oma uurimisrühma BIIT, kust on välja kasvanud uus põlvkond Eesti arvutiteadlasi ja bioinformaatikuid. Ta osaleb Eesti arvutiteaduse ja IT-hariduse diskussioonides ja juhtimises. Lisaks on ta sõna sekka öelnud hariduse ja teaduse alastes diskussioonides ja juhtimisel, ülikoolide ja Eesti IT-sektori koostöö edendamisel. Jaak Vilo on mitme IT-ettevõtte, sealhulgas Teleporti, Meediamaa, Keelevara, EGeeni ja Qureteci kaasasutaja.[1] 2009. aastal oli ta Tarkvara TAK (Tarkvara tehnoloogiate ja rakenduste arenduskeskus; praeguse nimega STACC OÜ) asutajate seas, olles koos Marlon Dumasiga EAS TAK taotlusvooru eduka taotluse koordinaator.
