No 1969. gada viņš sāka strādāt institūtā, kurā viena no galvenajām pētniecības sfērām bija hidromeliorācija. Institūtam vairākkārt mainījās nosaukumi. No 1969. gada līdz 1974. gadam viņš bija vecākais inženieris Latvijas Hidrotehnikas un meliorācijas zinātniskās pētniecības institūtā. No 1975. gada līdz 1978. gadam institūtā viņš bija laboratorijas vadītājs. Tajā laikā institūtā strādāja ap 140 darbinieku. Tajā pastāvēja 9 daļas un 4 laboratorijas. Institūta pakļautībā bija Beibežu un Lubānas melioratīvās izmēģinājuma stacijas un Pēternieku izmēģinājumu saimniecība. Institūtā tika veikti pētījumi par lauksaimniecības zemju nosusināšanu un drenāžu, apkopojot un analizējot drenu atstatuma, iebūves dziļuma, augsnes, būvdarbu veida, klimatisko apstākļu ietekmes.

Institūtam mainās nosaukumi. No 1978. gada līdz 1991. gadam Jānis Valters ir vecākais zinātniskais līdzstrādnieks Vissavienības zinātniskās pētniecības institūtā polimēru pielietošanai meliorācijā un ūdenssaimniecībā. Tajā laikā pētniecības projekti tika īstenoti arī sadarbībā ar Maskavas, Ļeņingradas, Armēnijas institūtu kolēģiem.

No 1991. gada līdz 1997. gadam Jānis Valters ir vadošais pētnieks Valsts zinātniskās pētniecības institūtā “Lauksaimniecības polimēri un ūdenssaimniecība”. No 1998.  gada līdz 2011. gadam viņš ir Latvijas Lauksaimniecības universitātes Ūdessaimniecības un zemes zinātniskā institūta direktors.

Jāņa Valtera pētniecības lauks bija drenu cauruļu konstruktīvā izvietojuma ietekme uz nosusināšanu. Pētniecība balstījās uz hidrometriskajiem novērojumiem Latvijā drenāžas eksperimentālajos objektos. Ik dienas tajos tika noteikts drenāžu noteču apjoms, gruntsūdens līmenis u.c. mērījumi. Drenāžas eksperimentālie objekti bija izbūvēti dažāda tipa minerālaugsnēs un atradās dažādos Latvijas rajonos. Latvijā veiktie novērojumi mazo ūdensteču (drenāžas) baseinos ir unikāli gan ar savu ilglaicīgumu, gan ar vispusību un sistemātiskumu. Tādu nav nevienā citā pasaules valstī. Uz šiem novērojumiem pamatojas starptautiski atzītā zinātnes nozare – drenāžas hidroloģija, kas dzimusi Latvijā. Jānis Valters ir  publicējis ir vairāk kā 90 rakstus, gan kā vienīgais autors, gan sadarbībā ar kolēģiem Censoni Šķiņķi, Ansi Zīvertu, Haraldu Smilgu, Juri Strūbergu, Vilni Jansonu un citiem.

1984. gadā, aizstāvot disertāciju Maskavā, Jānis Valters ieguva Tehnisko zinātņu kandidāta grādu. 1993. gadā viņš, aizstāvot disertāciju Latvijā, ieguva inženierzinātņu doktora grādu. 1995. gadā viņš ieguva inžernierzinātņu habilitētā doktora grādu.

No 1996. gada  Jānis Valters sāka strādāt atkal arī Latvijas Lauksaimniecības universitātē. Viņš bija profesors Lauku inženieru fakultātē Arhitektūras un būvniecības un Vides un ūdenssaimniecības katedrā. Viņš lasīja lekcijas meliorācijā, zinātniskā darba pamatos, limnoloģijā un hidrobioloģijā, pētniecības metodoloģijā. Vadīja maģistra un doktora darbus hidroinženierzinātnē. Jānis Valters bija Latvijas Zinātņu padomes eksperts Lauksaimniecības nozares apakšnozarē "meliorācija un zemes ierīcība", Latvijas Lauksaimniecības universitātes profesoru padomes loceklis, Latvijas Lauksaimniecības universitātes Zinātnes padomes loceklis, Latvijas Lauksaimniecības universitātes zinātnisko rakstu redkolēģijas loceklis, Latvijas Lauksaimniecības universitātes senāta un konventa loceklis.

Viņš ir Latvijas Augstskolu profesoru asociācijas loceklis. UNESCO Latvijas Nacionālās komisijas Zinātnes programmu padomes loceklis un Latvijas lauksaimniecības un mežu zinātņu akadēmijas loceklis.

Aktīvās darba gaitas Jānis Valters pārtrauc 2011. gadā slimības dēļ.

Mūžībā Jānis Valters aizgāja 2019. gada 5. augustā