Goodall é mais conhecida por seu estudo da vida social e familiar dos chimpanzés. Ela começou a estudar a comunidade de chimpanzés Kasakela no Parque Nacional Gombe Stream, Tanzânia, em 1960.
Em vez de numerar os chimpanzés que ela observou, ela lhes deu nomes como Fifi e David Greybeard, e observou que eles tinham personalidades únicas e individuais, uma idéia pouco convencional na época. Ela descobriu que, "Não são apenas os seres humanos que têm personalidade, que são capazes de racionais através de emoções como alegria e tristeza".
Ela também observou comportamentos como abraços, beijos, tapinhas nas costas, e até mesmo cócegas, o que consideramos ações 'humanas'. Goodall insiste que estes gestos são evidências dos "laços estreitos, solidários e afetuosos que se desenvolvem entre membros da família e outros indivíduos dentro de uma comunidade, que podem persistir durante um período de vida de mais de 50 anos". Estas descobertas sugerem semelhanças entre humanos e chimpanzés que podem ser vistas na emoção, inteligência e relações familiares e sociais.
A pesquisa de Goodall no Gombe Stream desafiou duas crenças antigas da época: que somente os humanos podiam construir e usar ferramentas, e que os chimpanzés eram vegetarianos. Enquanto observava um chimpanzé se alimentando em um monte de cupins, ela o observava repetidamente colocando caules de grama em buracos de cupins, depois os retirava do buraco coberto com cupins agarrados, efetivamente "pescando" cupins. Os chimpanzés também tiravam galhos das árvores e tiravam as folhas para tornar o galho mais eficaz, uma forma de modificação de objetos que é o início rudimentar da fabricação de ferramentas.
"Homem o Criador de Ferramentas" é uma frase famosa na antropologia. Em resposta à pesquisa de Jane, Louis Leakey escreveu: "Agora devemos redefinir o homem, redefinir a ferramenta, ou aceitar os chimpanzés como humanos"! Ao longo de seu estudo, Goodall encontrou evidências de traços mentais nos chimpanzés, como pensamento racional, abstração, generalização, representação simbólica, e até mesmo o conceito de si mesmo. Tudo isso foi pensado para ser uma habilidade exclusivamente humana.
Hábitos alimentares dos chimpanzés
Em contraste com os comportamentos pacíficos e afetuosos que ela observou, Goodall também encontrou um lado mau da natureza chimpanzé no Gombe Stream. Ela percebeu que os chimpanzés caçarão e comerão animais menores, como os macacos colobus. Ela descobriu que os chimpanzés caçarão e comerão sistematicamente primatas menores, como os macacos colobus. Goodall observou um grupo de caça isolar um colobus no alto de uma árvore, bloquear todas as saídas possíveis, depois um chimpanzé subiu e capturou e matou os colobus. Os outros então cada um levou partes da carcaça, compartilhando com outros membros da tropa em resposta a comportamentos de mendicância. Os chimpanzés em Gombe matam e comem até um terço da população de colobus no parque a cada ano. Só isso foi uma grande descoberta científica que desafiou as concepções anteriores de dieta e comportamento dos chimpanzés.
"Os dados de Gombe do Goodall também levaram os pesquisadores a analisar mais de perto o papel que a caça desempenha nos hábitos alimentares dos chimpanzés. Um estudo recente do Gombe, por exemplo, concluiu que os 45 membros de uma tropa comeram uma tonelada de carne de macaco por ano. Durante uma caçada, os chimpanzés mataram 71 macacos colobus em 68 dias; um chimpanzé sozinho matou 42 macacos em cinco anos. No total, os chimpanzés podem matar e comer um terço da população de colobus do Gombe a cada ano. Pesquisadores também descobriram que os machos de categoria inferior frequentemente trocam a carne por privilégios de acasalamento; tais ofícios podem ajudar a evitar a consanguinidade, mantendo um único grupo de machos de ser pai da maioria dos filhos de uma tropa".
Agressão dentro da tropa
Também assustadora, e perturbadora, foi a tendência à agressão e violência dentro das tropas de chimpanzés. Goodall observou fêmeas dominantes matando deliberadamente os filhotes de outras fêmeas da tropa a fim de manter seu domínio, indo às vezes até o canibalismo. Goodall viu criaturas altamente inteligentes e emotivas vivendo em grupos sociais complexos, quando outros pesquisadores viram macacos não comunicantes.
Ela diz sobre esta revelação: "Durante os primeiros dez anos do estudo eu havia acreditado [...] que os chimpanzés da Corrente Gombe eram, em sua maioria, mais simpáticos do que os seres humanos, então de repente descobrimos que os chimpanzés podiam ser brutais, que eles, como nós, tinham um lado mais negro em sua natureza". Estas descobertas revolucionaram nosso conhecimento sobre o comportamento dos chimpanzés. Eles eram mais uma evidência das semelhanças sociais entre humanos e chimpanzés, embora de uma maneira muito mais escura.