A bretagne-i Saint-Malóban született Jacques Cartier valószínűleg már Brazíliában és Új-Fundlandon folytatott kereskedelmi és felfedező utakat, amikor I. Ferenc 1532-ben először kereste meg egy francia expedícióval kapcsolatban az Újvilágba. 1534 áprilisában Cartier két hajóval elindult, hogy felfedezzen, ha tud, “bizonyos szigeteket és földeket, ahol állítólag nagy mennyiségű arany és más értékes dolgok találhatók.”
Cartier figyelemre méltóan jól haladt, mindössze 20 nap után elérte Új-Fundlandot. Sokat elárul Cartier navigátori képességeiről, valamint a 16. századi navigációról, hogy az új-fundlandi Bonavista-fok szélességi fokának kiszámítása csak mintegy 11 mérfölddel tért el a tényleges szélességtől. A Belle Isle-szorostól nyugatra Cartier egy La Rochelle-ből érkező francia hajóval találkozott. A beszámolójából kitűnik, hogy francia és portugál halászok már jó ideje látogatták ezeket a partokat. Teljesen valószínű, hogy nyugat-európai halászok már jóval John Cabot 1497-es útja előtt is folytattak halászatot Új-Fundland körül.
Cartier-nek nem tetszett a Labrador déli partvidékének barátságtalan kinézete, ezért Új-Fundland nyugati partja mentén dél felé fordult, átkelt a Szent Lőrinc-öblön, meglátta a termékeny Prince Edward-szigetet, és 1534 július közepén megérkezett a szárazföldön fekvő Gaspéba. Miután felfedezte a Szent Lőrinc torkolatában lévő Anticosti-szigetet, de a rossz időjárás miatt lemaradt a Szent Lőrinc folyóról, visszatért Franciaországba, és 1534 szeptemberében Saint-Malóba érkezett.
Majdnem azonnal újra megbízást kapott I. Ferenctől egy még impozánsabb expedícióra 1535-ben, ezúttal három hajóval, köztük a Grande Hermine-vel. Saint-Malót május közepén elhagyva Cartier egyenesen a Szent Lőrinc torkolatához indult, ahol egy évvel korábban abbahagyta. A bennszülöttektől szerzett információkat felhasználva felfelé haladt a nagy folyón, semmit sem tudott arról, hogyan változik a víz fokozatosan sósból édesvízzé, és 1535 szeptemberének elején érkezett meg az irokézek Stadacona (a mai Quebec City) nevű falujának helyére. Tovább haladt felfelé a folyón, hajóját, az Emérillont, lehorgonyozta a Szent Péter-tónál, és hosszúhajóval tette meg az út hátralevő részét Hochelaga (a mai Montreal) bennszülött falujáig. Októberben érkezett oda, és egy virágzó, megerősített irokéz falut talált egy hegy lábánál, amelyet Mont Réalnak nevezett el. Ennek a dombnak a tetejéről láthatta a zúgókat, amelyeket később Lachine-nek neveztek el, és amelyek megakadályozták a további hajózást nyugat felé.
Cartier 1535-1536 telét Stadaconában töltötte, ahol az emberei egy kezdetleges erődöt építettek. Még kanadai mércével mérve is hideg tél volt. November közepétől április közepéig Cartier hajói jégen voltak. Még rosszabb volt a skorbut, amelyet a friss gyümölcsök és zöldségek hiánya – lényegében a C-vitamin hiánya – okozott. 1536 februárjában Cartier 110 embere közül már csak 10 volt egészséges, és 25 ember végül meghalt. A bennszülötteknek volt egy gyógymódjuk a skorbut ellen, amelyet Cartier még időben megismert: egy fehér cédrus kérgéből készült főzet, amely hatalmas mennyiségű C-vitamint termelt, és amely által a férfiak gyorsan helyreálltak.
Cartier 1536 májusában visszatért Franciaországba, és magával vitt 10 indiánt (köztük 4 gyermeket), megígérve, hogy következő útja során visszahozza őket Kanadába. Egy kivételével azonban mindegyikük meghalt, mire a következő expedíció 1541-ben útnak indult. Az expedíciót ezúttal Jean François de la Rocque de Roberval vezette, és jóval nagyobb volt, mint a korábbiak: a telepesek között mintegy 1500 ember volt, és nyolc hajóval rendelkezett. Cartier még az ágyúit váró Roberval előtt indult el, és 1541 augusztusában érkezett meg Stadaconába.
Ezúttal Cartier néhány mérfölddel Stadacona fölött vert tábort, a korábbinál kényelmesebben telelt, és miután tavasszal nem talált Roberval nyomát, 1542 júniusában elindult Franciaországba. Az új-fundlandi St. John’s kikötőjében Cartier találkozott Roberval, aki megparancsolta neki, hogy térjen vissza Québecbe. Különböző okok miatt, amelyek közül néhány kétségtelenül a bennszülött lakossággal való romló kapcsolatokkal függött össze, Cartier inkább nem tért vissza, és a sötétség leple alatt Franciaországba szökött. Egy Saint-Malótól nem messze fekvő vidéki birtokon telepedett le. 1520-ban feleségül vette Catherine des Granches-t, de nem született gyermekük. Cartier 1557. szeptember 1-jén halt meg Saint-Malóban.