En una primera expedició a Nova França (1603) explorà el riu Sant Llorenç fins a l’actual Montreal, i en una segona, el 1604, la costa atlàntica fins a Cape Cod i intentà d’establir una colònia (Port Royal) a Nova Escòcia. El 1608 tornà al Canadà i fundà la colònia de Quebec, que fou la primera colònia francesa estable; en el curs d’una expedició contra els iroquesos (com a aliat dels hurons i dels algonquins) descobrí el llac anomenat després Champlain (1609). El 1612 establí una factoria a l’actual Montreal i fou nomenat lloctinent del príncep de Condé a Nova França. El 1615 fou derrotat pels iroquesos al llac Huron. El 1628 fou un dels 100 associats de la Compagnie de la Nouvelle France i governador de la província, i el 1629 hagué de rendir Quebec i fou fet presoner dels anglesos. Tanmateix, el 1633 pogué retornar a Quebec. Escriví diversos llibres sobre els seus viatges i les seves exploracions.