Na de middelbare school studeerde Jan Terlouw wis- en natuurkunde in Utrecht en deed vervolgens 13 jaar onderzoek in de natuurkunde, in Nederland, de Verenigde Staten en Zweden. Daarna ging hij in de politiek. In 1971 kwam hij voor D'66 in de Tweede Kamer. Twee jaar later werd hij voorzitter van de Tweede Kamer-fractie. Onder zijn leiding kwam D'66 uit een diep dal, en behaalde het in 1981 een grote verkiezingsoverwinning. Waarschijnlijk hebben zijn jeugdboeken bijgedragen aan de populariteit onder jongeren van D'66. Hij werd minister van Economische Zaken in het tweede en derde kabinet-Van Agt. Na de verkiezingsnederlaag van D'66 in 1982 verliet hij de politiek en ging in Parijs als secretaris-generaal van de Conferentie van Europese transportministers werken. In 1991 werd hij Commissaris van de Koningin in Gelderland. Eind 1996 ging hij met pensioen, maar van 1999 tot en met 2003 zat hij in de Eerste Kamer. Jan Terlouw is getrouwd en heeft een zoon en drie dochters.
Samen met zijn dochter Sanne schrijft Jan Terlouw detectives.