Narodil se v Quebecu, jeho otcem byl slavný závodník Gilles Villeneuve. Gilles byl také závodník Formule 1, zabil se na závodech v Belgii, když měl Jacques pouze 11 let. Jacquesovo první závodní kroky byly ve Formuli 3 v Itálii a v Japonsku. V roce 1993 nastoupil do série Toyota Atlantic, kde vyhrál 5 závodů a v celkové klasifikaci skončil na 5. místě.

V roce 1996 začal závodit ve formuli 1 za tým Williams F1. Měl výborný debut, když hned ve svých prvních závodech skončil na pódiovém umístění. Byl pouze třetím závodníkem Formule 1, kterému se to podařilo. Jeho týmovým spolujezdcem byl Damon Hill, který se stal v tuto sezónu šampiónem. Villeneuve skončil na druhém místě, v ten rok vyhrál 4 závody.

V roce 1997 Hill odešel do týmu Arrows. Villeneuve se tak stal jedničkou ve Williamsu, jeho spolujezdcem se stal Heinz-Harald Frentzen. V jeho druhé sezóně se dokázal stát mistrem světa. Titul získal, když dokázal předjet rivala Michaela Schumachera na posledních dramatických závodech v Jerezu.

V následujícím roce Villeneuve nedokázal zopakovat své dřívější úspěchy. Zůstal v týmu Williams, ale výměna motoru na Mecachrome byla velkým zklamáním. Villeneuve ten rok nedokázal vyhrát ani jeden závod. Dvě pódiové umístění (v Hockenheimu a na Hungaroringu) a start z první řady v Monze byli jeho nejlepší výsledky v této sezóně.

V letech 1999 až 2003 Villeneuve závodil za tým British American Racing (BAR). V první sezónu byly vystoupení tohoto týmu zklamáním, samotný Villeneuve nedokázal získat ani jeden bod. Nadějným vypadalo jeho třetí místo na okruhu v Barceloně, ale nakonec pro technické problémy závody nedokončil. Do roku 2000 tým BAR vyměnili motor Supertec za Hondu a zlepšila se rychlost a spolehlivost. V roce 2001 byl vyměněn Villeneuvův kolega Zonta za Oliviera Panise. Na Grand Prix Austrálie 2001 byl Villeneuve součástí havárie s Ralfem Schumacherem během které zemřel jeden z traťových komisařů. V tomto roce dokázal Villeneuve obsadit dvakrát pódiové umístění. V roce 2002 se v týmu udály změny, týmový manažer Craig Pollock byl nahrazen Davidem Richardsem. Tento rok nebyl pro BAR úspěšný, Villeneuve získal pouze čtyři body. Jeho poslední sezónou v týmu BAR byl ročník 2003, oproti novému týmovému kolegovi Jensnu Buttonovi podával Villeneuve nevyrovnané výkony.

Rok 2004 začínal Villeneuve bez kontraktu s týmem Formule 1. Zůstal trénovat a zúčastnil se akce Goodwood Festival of Speed, kde jezdil v otcově Ferrari. Do závodů F1 se dostal v září, poslední tři velké ceny odjel za francouzský tým Renault F1. Tým totiž opustil Ital Jarno Trulli, který se dostal do nevole s Flaviem Briatorem. Villeneuve dopomohl týmu k druhému místu v poháru konstruktérů, ale nezískal během tří závodů ani bod. Těsně před jeho comebackem podepsal Villeneuve dvouletý kontrakt s týmem Sauber od roku 2005.

Za Sauber debutoval na Australské Grand Prix, kde startoval ze čtvrtého místa, ale nakonec skončil na třináctém místě.