브르타뉴의 성벽 도시이자 대서양 어업과 교역으로 이어진 해양 도시 생말로에서 태어났다. 도선사와 선주들 사이에서 자라며 조수의 흐름, 연안 항해, 장거리 항해에 대한 감각과 선원술을 익혔다.

십대 시절 이베리아와 북대서양으로 항해하던 생말로의 선원들 사이에서 수련했다. 실용 항해술, 선박 규율, 화물 취급을 배워 이후 낯선 바다를 건너는 왕실 원정을 뒷받침했다.

성인이 되며 위험한 연안 접근과 대양 횡단에 익숙한 유능한 도선사로 평가받았다. 생말로 해양 공동체에서 쌓은 명성이 그를 왕실 봉사의 유력한 후보로 만들었다.

스페인과 포르투갈과의 경쟁 속에서 새로운 교역로와 아시아로 통하는 길을 찾기 위해 프랑수아 1세가 항해를 후원했다. 카르티에는 프랑스 궁정의 후원과 생말로의 해운 인맥을 통해 지휘권과 자원을 확보했다.

생말로에서 출항해 뉴펀들랜드 해안을 탐사하고 세인트로렌스만으로 들어가 만과 곶을 측량했다. 어장, 지리, 현지 사람들에 대한 정보를 수집해 프랑스로 보고했다.

가스페에서 왕실 상징이 새겨진 큰 십자가를 세워 이 지역에 대한 프랑스의 권리를 알렸다. 또한 도나코나의 아들 도마가야와 타이뇨아니를 프랑스로 데려갔는데, 이는 강압적 행동으로 이후 외교와 불신에 큰 영향을 남겼다.

왕실의 지원이 확대되자 그랑드 에르민을 포함한 선단을 이끌고 만을 넘어 내륙으로 더 들어가려 출항했다. 원정은 부와 서쪽으로 통하는 길을 찾는 동시에 북아메리카에서 프랑스의 전략적 입지를 강화하는 것을 목표로 했다.

연안 지식과 원주민들의 정보를 바탕으로 강을 거슬러 올라 이로쿼이계 정착지 스타다코나에 닿았다. 오늘날의 퀘벡시 인근에 정박해 도나코나 공동체와 긴장 속 공존을 시작했다.

더 상류로 이동해 오셸라가에 이르렀고, 주민들은 의식과 호기심으로 그를 맞이했다. 그는 인근의 산을 몽루아얄이라 이름 붙이고 올라 강의 물길을 관찰하며 대륙 깊숙이 이어질 경로를 상상했다.

얼음이 배를 가두며 스타다코나 근처에서 겨울을 나야 했고, 혹독한 계절 동안 괴혈병으로 많은 선원이 죽거나 쇠약해졌다. 유럽 의술이 실패한 가운데 침엽수 달임물을 쓰는 원주민 치료법이 생존자들의 회복에 도움을 주었다.

봄이 되어 강이 열리자 카르티에는 도나코나와 여러 사람을 붙잡아 프랑스 궁정에 데려가려 했다. 포로들이 전한 부유한 사그네 왕국 이야기는 금과 북방 제국에 대한 프랑스의 기대를 부추겼다.

프랑스로 돌아와 세인트로렌스강, 비옥한 토지, 잠재 자원을 프랑수아 1세와 참모들에게 보고했다. 지도와 기록, 그리고 포로들의 증언은 큰 손실에도 불구하고 재투자를 이끌어냈다.

프랑스는 로베르발을 총독 대리로 세운 식민 원정을 조직했고, 카르티에는 정착민과 보급품을 싣고 선단을 앞장서 이끌었다. 이 임무는 유럽의 갈등이 격화되는 가운데 탐사, 요새 건설, 종교적·정치적 목표가 뒤섞인 사업이었다.

카르티에는 샤를부르루아얄 정착지를 세우고 강변 거점을 지키기 위한 방어 시설을 구축했다. 식민지는 현지 공동체와의 악화된 관계, 어려운 보급, 프랑스의 증원 여부에 대한 불확실성에 시달렸다.

가혹한 겨울과 갈등의 심화, 기대에 못 미친 성과 속에서 카르티에는 프랑스로 돌아가기로 결정했다. 그는 뉴펀들랜드에서 로베르발을 만났지만 그대로 귀환을 이어가며 세인트로렌스 초기 식민화에서의 적극적 지휘 역할을 마쳤다.

샤를부르루아얄 인근에서 가져온 표본은 프랑스에서 귀한 광물로 환영받아 빠른 부를 기대하게 했다. 그러나 대부분 가치 없는 광물로 판명되며 캐나다의 다이아몬드에 관한 유명한 표현을 낳았고 채굴에 대한 열기를 식혔다.

말년에는 생말로에 머물며 왕실 항해와 대서양 경험으로 얻은 명성과 지위를 누렸다. 그의 기록과 해도는 한동안 식민화가 주춤한 시기에도 프랑스의 지리 지식에 계속 영향을 주었다.

생말로에서 사망했으며, 세인트로렌스 지역의 지도 작성과 지명 부여와 연결된 유산을 남겼다. 그의 항해는 신프랑스의 토대를 다지는 데 기여해 이후 퀘벡과 강 유역을 중심으로 한 프랑스 정착에 영향을 주었다.