Nacido en Saint-Malo, en Bretaña, Jacques Cartier probablemente ya había estado en misiones de comercio y exploración en Brasil y Terranova cuando Francisco I de Francia le planteó por primera vez una expedición francesa al Nuevo Mundo en 1532. En abril de 1534, Cartier partió en dos naves para descubrir, si podía, «ciertas islas y tierras donde se dice que se encuentra una gran cantidad de oro y otras cosas preciosas»
Cartier tuvo una racha notablemente buena, llegando a Terranova después de sólo 20 días. Dice mucho de la destreza de Cartier como navegante, así como de la navegación del siglo XVI, el hecho de que su cálculo de la latitud del cabo Bonavista, en Terranova, se desviara sólo unas 11 millas de su latitud real. Al oeste del estrecho de Belle Isle, Cartier se encontró con un barco francés procedente de La Rochelle. De su relato se desprende que los pescadores franceses y portugueses habían frecuentado estas costas desde hacía tiempo. Es muy probable que los pescadores europeos occidentales hubieran estado pescando alrededor de Terranova mucho antes incluso del viaje de John Cabot en 1497.
A Cartier no le gustó el aspecto inhóspito de la tierra en la costa sur de Labrador y se dirigió hacia el sur a lo largo de la costa occidental de Terranova, cruzó el Golfo de San Lorenzo, divisó la fértil Isla del Príncipe Eduardo y llegó a mediados de julio de 1534 a Gaspé, en tierra firme. Después de explorar la isla de Anticosti, en el estuario del San Lorenzo, pero, a causa del mal tiempo, sin llegar al río San Lorenzo, regresó a Francia, llegando a Saint-Malo en septiembre de 1534.
Casi inmediatamente fue reenviado por Francisco I para una expedición más imponente en 1535, esta vez con tres barcos, incluido el Grande Hermine. Saliendo de Saint-Malo a mediados de mayo, Cartier se dirigió directamente al estuario del San Lorenzo, donde lo había dejado el año anterior. Gracias a la información obtenida de los nativos, remontó el gran río, nada de cómo el agua pasaba gradualmente de salada a dulce, y llegó al lugar del pueblo iroqués de Stadacona (la actual ciudad de Quebec) a principios de septiembre de 1535. Siguió remontando el río, ancló su barco, el Emérillon, en el lago de San Pedro, y recorrió el resto del camino hasta la aldea nativa de Hochelaga (la actual Montreal) en lancha. Allí llegó en octubre y encontró un próspero y fortificado pueblo iroqués enclavado al pie de una colina a la que llamó Mont Réal. Desde la cima de esta colina podía ver los rápidos, que más tarde se llamarían Lachine, que bloqueaban la navegación hacia el oeste.
Cartier pasó el invierno de 1535-1536 en Stadacona, donde sus hombres habían construido un primitivo fuerte. Fue un invierno frío incluso para los estándares canadienses. Desde mediados de noviembre hasta mediados de abril, los barcos de Cartier permanecieron en el hielo. Peor aún fue el escorbuto, provocado por la ausencia de frutas y verduras frescas, básicamente por la falta de vitamina C. De los 110 hombres de Cartier, sólo 10 seguían bien en febrero de 1536, y 25 acabaron muriendo. Los nativos tenían un remedio para el escorbuto que Cartier conoció justo a tiempo: una infusión hecha con la corteza del cedro blanco que producía grandes cantidades de vitamina C y con la que los hombres se restablecían rápidamente.
Cartier regresó a Francia en mayo de 1536 y se llevó a 10 indios (incluidos 4 niños), prometiendo llevarlos a Canadá en su próximo viaje. Sin embargo, todos menos uno habían muerto cuando la siguiente expedición se puso en marcha en 1541. Esta vez la expedición estaba dirigida por Jean François de la Rocque de Roberval, y era mucho mayor que las anteriores, con colonos incluidos entre unos 1.500 hombres y con ocho barcos. Cartier partió antes que Roberval, que esperaba sus armas, y llegó en agosto de 1541 a Stadacona.
Esta vez Cartier acampó unas millas más arriba de Stadacona, invernó más cómodamente que antes y, al no encontrar rastro de Roberval en la primavera, partió hacia Francia en junio de 1542. En el puerto de San Juan (Terranova), Cartier se encontró con Roberval, quien le ordenó regresar a Quebec. Por diversas razones, algunas de ellas relacionadas sin duda con el deterioro de las relaciones con la población nativa, Cartier prefirió no regresar y se escabulló hacia Francia al amparo de la oscuridad. Se instaló en una finca no lejos de Saint-Malo. En 1520 se había casado con Catherine des Granches, pero no tuvieron hijos. Cartier murió el 1 de septiembre de 1557 en Saint-Malo.