Fou professor d’astronomia a la Universitat de Bolonya. El 1667 fou cridat per Colberty com a director de l’observatori de París. En 1671-84 descobrí quatre satèl·lits de Saturn, així com la divisió de l’anell d’aquest planeta que duu el seu nom (divisió de Cassini). Estudià el moviment dels satèl·lits de Júpiter i en publicà unes taules aplicables a la navegació. Féu una determinació força acurada de la paral·laxi solar. Fou el primer a considerar científicament el fenomen de la llum zodiacal (Les Éléments d’astronomie vérifiés, 1693).