Burnet studierte Medizin an der University of Melbourne mit der Promotion (M.D.) 1924 und war von 1923 bis 1925 in der Facharztausbildung (Residency) als Pathologe am Melbourne Hospital und er war Senior Resident am Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research in Melbourne bei Charles Kellaway, der ihn förderte. 1926/27 war er Research Fellow am Lister Institute der Universität London und erhielt dort 1928 seinen Ph. D. Danach forschte er über Mikrobiologie und Immunologie am Hall Institute in Melbourne, dessen stellvertretender Direktor er 1928 wurde. 1932/33 war er als Fellow des National Institute for Medical Research in London auf Einladung von Henry Dale, wo seine Beschäftigung mit Virologie begann. Zurück in Melbourne war er von 1934 bis 1944 stellvertretender Direktor und von 1944 bis 1965 Direktor des Hall Instituts. Anschließend war er bis zu seinem Ruhestand 1978 Professor an der Universität Melbourne.
Burnet fand 1937 das BakteriumCoxiella burnetii, welches der Auslöser für Q-Fieber ist. Er lieferte wesentliche Arbeiten für die Tumorimmunologie. Macfarlane, der zu den Zeitzeugen der Spanischen Grippe gehört, die von 1918 bis 1920 weltweit grassierte und mindestens 25 Millionen Todesopfer forderte, hat sich außerdem sein gesamtes Leben lang mit Grippeerkrankungen beschäftigt. Macfarlane gehört zu den Wissenschaftlern, die seit langem die Auffassung vertreten, dass die Krankheit ihren Ursprung in den USA hatte, eng mit den Kriegsgegebenheiten verbunden war und vor allem durch die Ankunft von US-amerikanischen Truppen in Frankreich nach Europa verschleppt wurde. Seine Auffassung teilen heute viele Wissenschaftler.
