В возрасте 15-ти лет поступил в Королевскую военно-морскую Академию в Бресте (1756 год). В 17 лет, ещё до окончания обучения, принял участие в Семилетней войне, побывав в различных сражениях близ берегов Северной Америки.
После подписания мирного Парижского договора военно-морской министр Франции де Кастри и лично король Людовик XVI предложили ему возглавить кругосветную морскую экспедицию, целью которой стало бы упорядочивание открытий, сделанных Джеймсом Куком в Тихом океане, и «снискание дружбы вождей далёких племен». Он согласился.
Последние известия о Лаперузе и членах его команды относятся к январю 1788 года: вплоть до 1826 года их судьба оставалась неизвестной.
1 августа 1785 года Лаперуз вышел из Бреста на двух фрегатах «Буссоль» («Компас») и «Астролябия» в 500 тонн водоизмещения каждый, имея команду в 220 человек, в состав которой помимо собственно офицеров и матросов входили: астроном, врач, три натуралиста, математик, три художника и даже несколько священников с техническим образованием.
Перед экспедицией стояли многочисленные задачи — географические, этнологические, экономические (изучение возможности охоты на китов и сбора пушнины), политические — возможность основания французских баз и совместной с испанскими союзниками колонизации Филиппин. Программа экспедиции включала плавания в северной и южной частях Тихого океана с посещением Дальнего востока и Австралии.
«Буссоль» и «Астролябия» обогнули мыс Горн, побывали в Чили, на острове Пасхи, в Гавайском архипелаге. В конце июня 1786 года они достигли Аляски, где Лаперуз обследовал окрестности горы святого Ильи. 13 июля здесь же, в бухте, получившей название Порт Французов (ныне бухта Литуя), из-за сильного течения были потеряны барка и две шлюпки с 21 человеком. Отсюда «Буссоль» и «Астролябия» направились в порт Монтерей (Калифорния), где Лаперуз сделал описание францисканских миссий и составил критическую заметку о дурном приеме со стороны индейцев.
Далее он снова пересек Тихий океан, совершив остановку в Макао, где была продана приобретённая на Аляске пушнина, а прибыль от её реализации поделена между экипажем. В следующем году, после стоянки в Маниле, Лаперуз направился к берегам северо-восточной Азии, где заново открыл остров Кельпаэрт (Cheju-do), известный европейцам только по факту крушения подле него нидерландского судна в 1653 году. После обследования берегов Корейского полуострова он направился к Оку-Йесо (Oku-Yeso), нынешнему Сахалину. Здесь экспедицией был открыт пролив длиной 101 км между Сахалином и островом Хоккайдо (ныне — пролив Лаперуза).
Несмотря на полученную от жителей Хоккайдо информацию, Лаперузу не удалось совершить ещё одно открытие: поднимаясь выше 51 градуса северной широты, он был введён в заблуждение постоянным уменьшением глубин и решил, что Сахалин является полуостровом, соединённым с материком песчаным перешейком. Переждав начавшийся шторм в удобной бухте, которую назвал заливом Де Кастри (ныне залив Чихачёва), Лаперуз пошел на юг, по дороге дав название южной оконечности острова — мысу Крильон. Так честь открытия Татарского пролива досталась русскому адмиралу Геннадию Ивановичу Невельскому.
6 сентября 1787 года «Буссоль» и «Астролябия» бросили якорь в Петропавловске, где Лаперуз и его люди встретили самый радушный приём со стороны гарнизона порта под командованием прапорщика Хабарова. «Я не мог бы в собственной стране, у моих лучших друзей, встретить более тёплый приём, чем здесь, на Камчатке», — писал Лаперуз в письме французскому послу в Петербурге. В Петропавловске экспедицию покинул Бартелеми де Лессепс (фр. Barth?lemy de Lesseps) — дядя будущего строителя Суэцкого канала, — через всю Сибирь отправившийся в Санкт-Петербург и далее во Францию с почтой и документами.
Выйдя в море 30 сентября 1787 года, Лаперуз направился на Самоа, где в стычке с самоанцами потерял 12 человек, в том числе капитана «Астролябии» Флёрио де Лангля.
24 января 1788 года «Буссоль» и «Астролябия» зашли в Ботанический залив (Ботани-бэй), где обнаружили стоящий там с 18-20 января Первый флот с полутора тысячами англичан, направленный для начала колонизации Австралии. Хотя Лаперуз и не повстречал Артура Филлипа, ушедшего в поисках лучшего места на HMS Supply в Порт-Джексон, англичане встретили Лаперуза любезно, но отказались снабдить его корабли большей частью необходимого в виду того, что он не имел достаточных средств для оплаты.
Лаперуз отдал письма, принял на борт свежую воду и вышел в море, чтобы посетить Новую Каледонию, острова Санта-Крус, Соломоновы острова и восточный и южный берега Австралии. Больше его и его людей никто не видел.
Исчезновение экспедиции Лаперуза глубоко взволновало всех, кто так или иначе был связан с ней или испытывал чувство уважения к французскому мореплавателю. Существует предание, что даже последними словами Людовика XVI на эшафоте был обращённый к палачу вопрос «Нет ли вестей от Лаперуза?» Поиски продолжались около сорока лет, пока, наконец, в 1826 году, английский капитан Питер Диллон обнаружил на острове Ваникоро следы кораблекрушения. В 1828 году остров посетил Дюмон-Дюрвиль, сам корабль которого в честь корабля Лаперуза назывался «Астролябией». Он подтвердил сообщение капитана Диллона и поставил на месте крушения памятник. В 1964 году научная экспедиция во главе с вулканологом Г. Тазиевым (Бельгия) записала передававшиеся из поколения в поколение рассказы островитян о гибели экспедиции Лаперуза. В частности, из них следовало, что часть команд спаслась, а четверо матросов прожили достаточно долго и умерли в 1825 году. В мае 2005 года был окончательно идентифицирован найденный среди сохранившихся близ берегов Ваникоро обломков секстант, на одной из планок которого удалось прочитать выгравированную надпись «Mercier». Согласно инвентарной описи «Буссоли», на её борту находился взятый из Королевской военно-морской Академии секстант, изготовленный «господином Мерсье» (sieur Mercier).