Вначале Джон Грей занимался ботаникой и помогал своему отцу в написании «Классификации британских растений» (The Natural Arrangement of British Plants, 1821). Но после того, как он не набрал необходимого числа голосов при выборах в Лондонское Линнеевское общество, его интерес к ботанике в значительной степени угас и он сосредоточился на зоологии.
В 1824 году он начал работать в Зоологическом отделении Британского музея, где помогал Джону Джорджу Чилдрену в каталогизации коллекции рептилий. В 1840 году он сменил Чилдрена на должности куратора. Джон Грей был куратором отделения зоологии в Британском музее Лондона с 1840 года до Рождества 1874 года. Опубликовал несколько каталогов музейной коллекции, которые содержали подробные сведения о группах животных, а также описания новых видов, улучшил и дополнил зоологическую коллекцию, которая стала одной из лучших в мире.
В честь Джона Грея назван один из видов жёлтых цапель — Ardeola grayii (индийская жёлтая цапля).
По некоторым данным, Джон Эдуард Грей первым подал мысль о преобразовании внутренней почты в Англии.
Джон Грей также интересовался собиранием почтовых марок. Он утверждал о самом себе, что является первым филателистом мира, причём собирать марки — гербовые марки и фискальные марки — он начал раньше, чем появились первые почтовые марки.
6 мая 1840 года, в день поступления в обращение первых в мире почтовых марок, Джон купил себе в Великобритании квартблок этих марок с намерением собирать их.
Грей интересовался почтовыми марками всего мира. В 1861 году им был издан первый предшественник сегодняшних каталогов почтовых марок под названием «Hand Catalogue of Postage Stamps».
Наряду с ним, изобретение каталога почтовых марок приписывают также страсбургскому книготорговцу Оскару Берже-Левро. Тогда этот почтовый каталог марок ещё не был предназначен для общественности. Позже появилась иллюстрированная и улучшенная версия Альфреда Потике, которая стала общедоступной и поступила в широкую продажу.
За свой вклад в развитие филателии Джон Грей был удостоен чести быть упомянутым в качестве одного из «отцов филателии» в «Списке выдающихся филателистов».