W 1978 roku Jerzy Maj objął stanowisko dyrektora Instytutu Farmakologii PAN. Wcześniej, w latach 1975–1977, był zastępcą dyrektora Instytutu. W 1978 roku otrzymał tytuł naukowy profesora zwyczajnego. Zainicjował współpracę IF PAN z Instytutem Maxa Plancka w Göttingen.
Od 1979 roku był członkiem korespondentem, a następnie członkiem rzeczywistym Polskiej Akademii Nauk; od 1989 roku był członkiem Polskiej Akademii Umiejętności. W 1993 roku przeszedł na emeryturę. Pozostał aktywny w pracy zawodowej. W latach 1993–2002 był przewodniczącym Rady Naukowej Instytutu Farmakologii PAN.
Prowadził badania dotyczące roli dopaminy i noradrenaliny w mechanizmie działania leków psychotropowych, interakcji dopamina–serotonina w ośrodkowym układzie nerwowym, działania przeciwserotoninowego leków przeciwdepresyjnych, a także farmakologicznie nietypowych leków przeciwdepresyjnych oraz mechanizmu ich działania. Wysunął dwie oryginalne hipotezy dotyczące mechanizmu działania leków przeciwdepresyjnych: hipotezę znaczenia zwiększonej reaktywności ośrodkowych receptorów alfa-1 adrenergicznych oraz hipotezę wzrostu reaktywności i powinowactwa do agonistów receptorów dopaminowych D2 i D3.