Он был первым европейцем, который описал и нанёс на карту залив Святого Лаврентия и берега реки Св. Лаврентия и землю, которую он назвал «Страной Канад». Наряду с Каботом и Шампленом считается одним из главных первооткрывателей Канады.
Родился в северном французском порту Сен-Мало на северо-восточном побережье Бретани. О юности его известно мало. Известно, что он был сыном Жаме Картье и Жесслен Жансар (фр. Jesselin Jansart).
Брак с Катрин, дочерью коннетабля Жака де Гранша, заключённый 2 мая 1519 значительно улучшает его социальное положение. Как удачливый капер он платил щедрые комиссионные французской короне.
В 1532 году Герцогство Бретань было формально объединено с Францией в союз. Картье был представлен королю Франциску I Жаном ле Венером, епископом Сен-Мало и аббатом Мон-Сен-Мишель, в Мануаре де Брионе. Король ранее приглашал (хотя и неформально) флорентийского исследователя Джованни да Верраццано исследовать восточное побережье Северной Америки от имени Франции в 1524 году. Картье, как полагают, сопровождал да Верраццано в этой экспедиции, которая исследовала побережье от нынешней Южной Каролины до Новой Шотландии, и острова такие как Ньюфаундленд; во время другой экспедиции они дошли до территории нынешней Бразилии. Ле Венер сообщил об этих путешествиях к Ньюфаундленду и Бразилии как доказательство способности Картье «вести суда к открытию новых земель в Новом Свете».
Картье поделился с королем своими замыслами испытать счастье в исследованиях Запада; он поставил себе целью найти дорогу в Индию и Китай.
В 1534 году Франциск I решил наверстать упущения в освоении Америки, куда уже устремились испанцы, португальцы и англичане.
В 1534 Картье при содействии короля, начал подготовку к экспедиции, которая должна была обнаружить западный путь в богатые земли Азии. Он должен был «обнаружить определённые острова и земли, где, сказано, должно находиться большое количество золота и других драгоценностей». Ему потребовались двадцать дней, чтобы приплыть через океан. Когда пересекли океан, взору путешественников явились… птицы. Птиц было так много, что, казалось, «ими можно было бы заполнить трюмы всех кораблей Франции и не заметить при этом, что их количество на берегу сколько-нибудь уменьшилось». Над головами тоже кружили птицы, и морякам уже казалось, что птиц в небе было «раз в сто больше, чем на самих скалах».
Начиная с 10 мая того года, он исследовал части Ньюфаундленда и области, теперь являющиеся атлантическим побережьем Канады и Залив Святого Лаврентия. Во время одной остановки в ?les aux Oiseaux (Острова Птиц, теперь федеральное прибежище птицы Rochers-aux-Oiseaux, к северо-востоку от Острова Брион в Островах Магдалены), его команда зарезала приблизительно 1000 птиц, большинство из которых являлись бескрылыми гагарками (теперь вымерший вид).
Первые два столкновения Картье с индейцами на северной стороне залива Chaleur, наиболее вероятно микмаками, были недолгими. Третья встреча произошла на берегах залива Гаспе, где Картье 24 июля с моряками установил 10-метровый крест со словами «Да здравствует Король Франции», и объявил эти территории владениями короля. Картье написал, что местные жители называли эту область Хонгуэдо. Картье полагал, что река Св. Лаврентий может быть путём в Азию. В обратный путь Картье взял двух местных жителей.
Картье возвратился во Францию в сентябре 1534 года убеждённый, что он достиг азиатского побережья.
Слово из языка лаврентийских ирокезов «канада» (деревня) стало названием территории и — позднее — государства Канада. Однако уже следующая французская экспедиция де Шамплена не обнаружила никаких следов ирокезской группы народностей, говорящих на лаврентийском языке, которые были полностью уничтожены в результате войны с гуронами и южными ирокезами.
Проведя два дня среди людей Hochelaga, Картье возвратился к Stadacona 11 октября. Неизвестно точно, когда он решил провести зиму 1535—1536 в Стадаконе. Должно быть, к тому времени было слишком поздно возвратиться во Францию. Картье и его люди в течение зимы укрепляли форт, рубили дрова, заготавливали дичь и рыбу.
В течение этой зимы Картье написал своего рода географический справочник на несколько страниц, где описал быт и манеры местных жителей.
С середины ноября 1535 года до середины апреля 1536 французские корабли были вморожены в лёд в устье реки Сен-Шарля, под Скалой Квебека. Лёд превышал морскую сажень (1,8 метров), а снег был высотой четыре фута (1,2 метра) глубоко на берегу. К тому же той зимой вспыхнула цинга: сначала среди Ирокезов, а затем среди французов. В своём журнале Картье пишет, что к середине февраля, «из 110 человек не нашлось бы и 10, чувствовавших себя достаточно хорошо, чтобы помочь другим, жалкое зрелище». По оценке Картье, среди местных погибло 50 человек.
Одним из тех, кто выжил, был Домагаи, которого Картье взял во Францию в предыдущем году. Во время дружественного посещения Домагаи французского форта Жак Картье узнал от него, что смесь, сделанная из дерева, известного как аннедда (вероятно Туя западная), вылечивает цингу. Это средство, вероятно, и спасло экспедицию от катастрофы, позволив 85 французам пережить зиму.
Готовый к возвращению во Францию в начале мая 1536 года, Картье решил взять вождя Доннэкону во Францию, чтобы он смог лично рассказать о стране, названной «Королевством Сагенея», где много золота, рубинов и других сокровищ. После трудной поездки к устью реки Святого Лаврентия и трёхнедельного плавания по Атлантическому океану, Картье и его люди 15 июля 1536 прибыли в Сен-Мало, завершив вторую, 14-месячную экспедицию, которая обещала быть самой выгодной для Картье.
23 мая 1541 Картье отбыл из Сен-Мало в свою третью экспедицию на пяти судах. На сей раз о мысли найти проход к востоку пришлось забыть. Целью экспедиции были найти «Королевство Сагенея» и его богатства, а также основать постоянные поселения вдоль реки святого Лаврентия. Поселенцы привезли с собой семена культурных растений и скот.
Достигнув Стадаконы, Картье вновь встретился с индейцами, но решил не строить здесь поселения. Пройдя несколько миль вверх по реке к месту, которое ранее заприметил, он создал новое поселение (ныне это Кап-Руж, Квебек). Другой форт был построен на скале, возвышавшейся над поселением, для дополнительной защиты.
Также начали собирать то, что по их мнению было алмазами и золотом, но по возвращении во Францию выяснилось, что это были кварцевые кристаллы и железные пириты. Отсюда пошла поговорка: «faux comme les diamants du Canada» («фальшивый, как канадские алмазы»). Двое из судов были посланы домой с некоторыми из этих полезных ископаемых 2 сентября.
Поставив задачи для оставшихся в фортах, Картье 7 сентября на баркасах отправился на поиски «Сагенеи». Ему удалось достигнуть Хочелаги, но плохая погода и многочисленные речные пороги вновь помешали ему.
О зиме 1541-1542 годов записей не сохранилось. По всей видимости, произошла стычка, в которых местные индейцы убили около 35 французских поселенцев.
Картье отправился во Францию в начале июня 1542 года, неожиданно встретившись с Робервалем и его кораблями возле побережья Ньюфаундленда.
Оставшуюся часть жизни Картье провёл в родном Сен-Мало и расположенном неподалёку от него поместье, служа переводчиком с португальского языка. Умер мореплаватель во время эпидемии в забвении.
Его тело было предано земле в Соборе Сен-Винсента.