Jacques Cartier blev født i Saint-Malo i Bretagne og havde sandsynligvis allerede været på handels- og opdagelsesmissioner i Brasilien og på Newfoundland, da Frans I af Frankrig første gang henvendte sig til ham om en fransk ekspedition til den nye verden i 1532. I april 1534 drog Cartier af sted med to skibe for at opdage, hvis han kunne, “visse øer og lande, hvor det siges, at der findes en stor mængde guld og andre kostbare ting.”
Cartier havde et bemærkelsesværdigt godt forløb, idet han nåede frem til Newfoundland efter blot 20 dage. Det siger meget om Cartiers dygtighed som navigatør såvel som om det 16. århundredes navigation, at hans beregning af bredden af Kap Bonavista, Newfoundland, kun var ca. 11 sømil fra den sande breddegrad. Vest for Belle Isle-strædet stødte Cartier på et fransk skib fra La Rochelle. Det fremgår klart af hans beretning, at franske og portugisiske fiskere havde besøgt disse kyster i nogen tid forinden. Det er helt sikkert, at vesteuropæiske fiskere havde fisket omkring Newfoundland længe før selv John Cabots rejse i 1497.
Cartier brød sig ikke om det ugæstfrie udseende af landet på Labradors sydkyst og vendte sydpå langs Newfoundlands vestkyst, krydsede Sankt Lawrence-bugten, fik øje på den frugtbare Prince Edward Island og ankom i midten af juli 1534 til Gaspé på fastlandet. Efter at have udforsket Anticosti Island i Sankt Lawrence-mundingen, men på grund af dårligt vejr missede han Sankt Lawrence-floden, vendte han tilbage til Frankrig og ankom til Saint-Malo i september 1534.
Næsten med det samme blev han genbestilt af Frans I til en mere imponerende ekspedition i 1535, denne gang med tre skibe, herunder Grande Hermine. Cartier forlod Saint-Malo i midten af maj og gik direkte mod Sankt Laurentius’ munding, hvor han havde forladt den året før. Ved hjælp af oplysninger fra de indfødte gik han op ad den store flod, intet om, hvordan vandet gradvist skiftede fra salt til fersk vand, og han ankom til stedet for irokesernes landsby Stadacona (det moderne Quebec City) i begyndelsen af september 1535. Han fortsatte op ad floden, ankrede sit skib, Emérillon, ved Lake St. Peter og tog resten af sin vej til den indfødte landsby Hochelaga (det moderne Montreal) i langbåd. Der ankom han i oktober og fandt en blomstrende, befæstet irokesisk landsby beliggende ved foden af en bakke, som han kaldte Mont Réal. Fra toppen af denne bakke kunne han se de strømfald, der senere blev kaldt Lachine, og som blokerede yderligere sejlads mod vest.
Cartier tilbragte vinteren 1535-1536 tilbage på Stadacona, hvor hans mænd havde bygget et primitivt fort. Det var en kold vinter, selv efter canadiske standarder. Fra midten af november til midten af april var Cartiers skibe isbundet. Endnu værre var skørbug, som blev fremkaldt af mangel på frisk frugt og grøntsager – i bund og grund mangel på C-vitamin. Af Cartiers 110 mænd var kun 10 stadig raske i februar 1536, og 25 mænd døde i sidste ende. De indfødte havde et middel mod skørbug, som Cartier fik kendskab til lige i tide: en infusion lavet af barken af hvidt cedertræ, som producerede store mængder C-vitamin, og som mændene hurtigt blev genoprettet af.
Cartier vendte tilbage til Frankrig i maj 1536 og tog 10 indianere (herunder 4 børn) med sig og lovede at tage dem med tilbage til Canada på sin næste rejse. Alle på nær én af dem var dog døde, da den næste ekspedition blev sat i gang i 1541. Denne gang var ekspeditionen under ledelse af Jean François de la Rocque de Roberval, og den var meget større end de tidligere ekspeditioner, med bosættere inkluderet blandt omkring 1.500 mand og med otte skibe. Cartier tog af sted før Roberval, der ventede på sine kanoner, og ankom i august 1541 til Stadacona.
Denne gang slog Cartier lejr et par sømil over Stadacona, overvintrede mere komfortabelt end tidligere, og da han ikke fandt noget spor af Roberval i foråret, tog han af sted mod Frankrig i juni 1542. I St. John’s havn på Newfoundland mødte Cartier Roberval, som beordrede ham til at vende tilbage til Quebec. Af forskellige årsager, hvoraf nogle utvivlsomt hang sammen med det forværrede forhold til den indfødte befolkning, foretrak Cartier ikke at vende tilbage og smuttede til Frankrig i ly af mørket. Han bosatte sig på en landejendom ikke langt fra Saint-Malo. I 1520 havde han giftet sig med Catherine des Granches, men de fik ingen børn. Cartier døde den 1. september 1557 i Saint-Malo.