Urodzony w Saint-Malo w Bretanii, Jacques Cartier prawdopodobnie był już na misjach handlowych i odkrywczych w Brazylii i Nowej Fundlandii, kiedy Franciszek I z Francji po raz pierwszy zwrócił się do niego w sprawie francuskiej ekspedycji do Nowego Świata w 1532 roku. W kwietniu 1534 roku Cartier wyruszył w dwóch statkach, aby odkryć, jeśli mógł, „pewne wyspy i ziemie, gdzie mówi się, że duża ilość złota i innych cennych rzeczy można znaleźć.”
Cartier miał wyjątkowo dobry bieg, osiągając Nową Fundlandię po zaledwie 20 dniach. To mówi wiele o umiejętnościach Cartiera jako nawigatora, jak również o XVI-wiecznej nawigacji, że jego obliczenia szerokości geograficznej przylądka Bonavista w Nowej Funlandii były tylko o 11 mil od jego prawdziwej szerokości geograficznej. Na zachód od cieśniny Belle Isle Cartier natknął się na francuski statek z La Rochelle. Z jego relacji jasno wynika, że francuscy i portugalscy rybacy odwiedzali te wybrzeża już od jakiegoś czasu. Jest całkowicie prawdopodobne, że zachodnioeuropejscy rybacy łowili wokół Nowej Fundlandii na długo przed podróżą Johna Cabota w 1497 r. Cartierowi nie podobał się niegościnny wygląd ziemi na południowym wybrzeżu Labradoru i skierował się na południe wzdłuż zachodniego wybrzeża Nowej Fundlandii, przekroczył Zatokę Świętego Wawrzyńca, zobaczył żyzną Wyspę Księcia Edwarda i przybył w połowie lipca 1534 r. do Gaspé na stałym lądzie. Po zbadaniu wyspy Anticosti w ujściu rzeki Świętego Wawrzyńca, ale z powodu złej pogody ominięciu Rzeki Świętego Wawrzyńca, powrócił do Francji, przybywając do Saint-Malo we wrześniu 1534 roku.
Niemal natychmiast został ponownie powołany przez Franciszka I na bardziej imponującą wyprawę w 1535 roku, tym razem z trzema statkami, w tym Grande Hermine. Opuszczając Saint-Malo w połowie maja, Cartier udał się prosto do ujścia rzeki Świętego Wawrzyńca, gdzie wyruszył rok wcześniej. Korzystając z informacji uzyskanych od tubylców, popłynął w górę wielkiej rzeki, nie zauważył, jak woda stopniowo zmieniała się ze słonej w słodką, i na początku września 1535 roku dotarł do miejsca, gdzie znajdowała się irokeska wioska Stadacona (współczesne Quebec City). Kontynuował podróż w górę rzeki, zakotwiczył swój statek, Emérillon, na jeziorze St. Peter, a resztę drogi do tubylczej wioski Hochelaga (współczesny Montreal) pokonał długą łodzią. Przybył tam w październiku i zastał dobrze prosperującą, ufortyfikowaną wioskę Irokezów, położoną u stóp wzgórza, które nazwał Mont Réal. Ze szczytu tego wzgórza mógł zobaczyć rwące rzeki, później nazwane Lachine, które blokowały dalszą żeglugę na zachód.
Cartier spędził zimę 1535-1536 z powrotem w Stadaconie, gdzie jego ludzie zbudowali prymitywny fort. Była to mroźna zima, nawet jak na kanadyjskie standardy. Od połowy listopada do połowy kwietnia statki Cartiera były skute lodem. Jeszcze gorszy był szkorbut, wywołany brakiem świeżych owoców i warzyw – a w zasadzie brakiem witaminy C. Ze 110 ludzi Cartiera, tylko 10 było zdrowych do lutego 1536 roku, a 25 w końcu zmarło. Tubylcy mieli lekarstwo na szkorbut, o którym Cartier dowiedział się w samą porę: napar z kory białego cedru, który produkował ogromne ilości witaminy C i dzięki któremu mężczyźni szybko wracali do zdrowia.
Cartier powrócił do Francji w maju 1536 roku i zabrał ze sobą 10 Indian (w tym 4 dzieci), obiecując, że sprowadzi ich do Kanady podczas kolejnej podróży. Jednak wszyscy, z wyjątkiem jednego, zmarli przed rozpoczęciem kolejnej wyprawy w 1541 roku. Tym razem wyprawą dowodził Jean François de la Rocque de Roberval i była ona znacznie większa niż poprzednie, z osadnikami wśród około 1500 ludzi i z ośmioma statkami. Cartier wyruszył przed Robervalem, który czekał na swoje działa, i przybył w sierpniu 1541 roku do Stadacony.
Tym razem Cartier rozbił obóz kilka mil powyżej Stadacony, przezimował wygodniej niż poprzednio, a nie znajdując śladu Robervala na wiosnę, wyruszył do Francji w czerwcu 1542 roku. W porcie St. John’s na Nowej Fundlandii Cartier spotkał Robervala, który nakazał mu powrót do Quebecu. Z wielu powodów, z których część była niewątpliwie związana z pogarszającymi się stosunkami z tubylcami, Cartier wolał nie wracać i pod osłoną ciemności wymknął się do Francji. Osiedlił się w wiejskiej posiadłości niedaleko Saint-Malo. W 1520 roku ożenił się z Catherine des Granches, ale nie mieli dzieci. Cartier zmarł 1 września 1557 r. w Saint-Malo.