卡西尼1625年出生于意大利的佩里纳尔多,在1648年至1669年期间曾在旁扎诺天文台工作。1640年起,担任博洛尼亚大学天文学教授,并在1671年巴黎天文台落成后成为该台的第一任总监直到去世。1673年加入法国国籍,改名为法文,即让-多米尼克·卡西尼,又称卡西尼一世(Cassini I,其曾孙与其同名,称卡西尼二世)。
卡西尼是一位保守的天文学家,他不接受哥白尼的日心说,也反对开普勒定律、艾萨克·牛顿的万有引力定律和光速有限学说。卡西尼于1711年失明,次年(1712年)逝世于法国巴黎。除了天文学的贡献以外,他亦曾被教宗委任治理波河的防治、管理及防汛工程。
当代人类探测土星的探测器“卡西尼号”即以他的名字命名。