Incorporat a la marina reial (1755), comandà tres expedicions que el consagraren com el capdavanter de les modernes exploracions científiques. Durant la primera (1768-71), efectuada amb la nau “Endeavour”, observà des de Tahití la conjunció de Venus i el Sol i reconegué una extensa àrea del Pacífic meridional, fet que li permeté de negar l’existència d’una Terra Australis. El caràcter oceànic de l’hemisferi sud fou confirmat pel segon viatge (1772-75), en el curs dels quals, amb els vaixells “Resolution” i “Adventure”, solcà l’Antàrtic i arribà als 71° de latitud Sud. En el darrer viatge, iniciat el juliol del 1776 a fi de trobar un pas entre l’Atlàntic i el Pacífic per l’extrem septentrional d’Amèrica (pas del nord-oest), creuà l’estret de Bering i penetrà a l’oceà Àrtic; quan era als 70° 44’ de latitud nord el glaç li impedí d’avançar i es dirigí vers les illes Sandwich (Hawaii), on fou mort pels indígenes.