Fallon menerima pendidikan ijazah sarjana muda dalam bidang biologi dan kimia dari Kolej Saint Michael di Vermont [3]. Beliau kemudian menyambung pengajian ijazah sarjana dalam bidang psikologi dan psikofizik dari Institut Politeknik Rensselaer di New York. Beliau menjalankan penyelidikan Ph.D. beliau dalam bidang neuroanatomi dan neurofisiologi di Kolej Perubatan Universiti Illinois, dan latihan pasca doktoralnya dalam bidang neuroanatomi kimia di UC San Diego . Beliau merupakan seorang Profesor dalam bidang Anatomi dan Neurobiologi di UC Irvine, di mana beliau juga pernah berkhidmat sebagai Pengerusi fakulti Universiti dan Pengerusi dan Presiden fakulti Sekolah Perubatan. [4]

Fallon ialah penerima anugerah Cendekiawan Sloan, Felo Kanan Fulbright, Penerima Anugerah Kerjaya daripada Institut Kesihatan Nasional, dan penerima pelbagai ijazah dan pelbagai anugerah kehormat. Beliau pernah menduduki kerusi lembaga pengurusan untuk beberapa syarikat korporat dan organisasi badan pemikir kebangsaan untuk bidang sains, bioteknologi, seni, dan ketenteraan Amerika Syarikat. 

Fallon merupakan Pakar rujukan untuk bidang "kognisi dan perang" kepada Pentagon. [4]

Fallon telah membuat sumbangan saintifik yang signifikan dalam beberapa subjek neurosains, termasuk penemuan alfa TGF dan faktor pertumbuhan epidermis . Beliau merupakan orang yang pertama menunjukkan rangsangan besar-besaran sel stem dewasa dalam otak yang cedera menggunakan faktor pertumbuhan (sejenis substrat biologikal, dikenali sebagai growth factors dalam bahasa Inggeris). Beliau juga telah membuat sumbangan penyelidikan dalam bidang skizofrenia, penyakit Parkinson, penyakit Alzheimer, dan peranan permusuhan dan jantina dalam ketagihan nikotin dan kokain . Beliau telah dirujuk melalui penyelidikannya dalam biologi asas dopamin, norepinephrine, peptida opioid dalam otak, sambungan korteks, sistem limbik, dan ganglia basal pada haiwan dan manusia. Beliau telah menerbitkan penyelidikan dalam pengimejan otak manusia menggunakan tomografi pelepasan positron, pengimejan resonans magnetik, teknik trakografi pengimejan tensor resapan, dan menerajui sebuah bidang baru iaitu genetik pengimejan. [5]