Jacques Cassini est né le 18 février 1677 à Paris, probablement à l'Observatoire. Il est le fils de Jean-Dominique Cassini et de Geneviève de Laistre. Élevé par son père, il commence ses études à l'Observatoire même, avant d'entrer au Collège Mazarin. Tout naturellement il s'oriente vers l'astronomie et est admis comme «élève » à l'Académie des sciences en 1694. Il y succède à son père comme « pensionnaire » en 1712, comme il lui avait succédé peu avant à la tête de l'Observatoire.

Son père l'associe très tôt à ses travaux et l'emmène avec lui dans ses nombreux voyages à travers l'Europe, au cours desquels il prend part à de nombreuses opérations géodésiques et astronomiques. Durant ces années il se lie d'amitié avec Newton, Halley, Flamsteed, et est admis à la Royal Society ainsi qu'à l'Académie de Berlin.

Cartésien convaincu, comme son père, il prend position contre l'aplatissement terrestre (sujet évoqué plus loin). En 1740, comprenant l'inutilité de son opposition aux idées nouvelles, il abandonne progressivement son activité scientifique, laissant à son fils César-François le soin de poursuivre le travail familial, à savoir l'établissement de la carte de France et la charge de l'Observatoire.

A côté de son travail scientifique, il assura d'importantes charges administratives: en 1706 il fut nommé « maître ordinaire de la Chambre des comptes» ; il acquit dans ce poste une grande réputation d'honnêteté et de sérieux, mais aussi d'indécision. Ces deux qualités (et peut-être aussi la troisième...) le firent désigner comme magistrat à la Chambre de justice en 1716 et comme Conseiller d'État en 1722.

Le 15 avril 1756, alors qu'il se rendait dans sa propriété de Thury, sa voiture versa; il mourut des suites de cet accident le lendemain, 16 avril. Il fut inhumé dans la chapelle de la Vierge de l'église de Thury.