El joven Jacques, siguiendo los pasos de sus familiares, comenzó compitiendo en la Fórmula 3 Italiana entre los años 1989 y 1991.

Al año siguiente, pasó a la Fórmula Atlantic norteamericana, ganando allí 5 pruebas para terminar tercero.

En su debut se convirtió en el cuarto piloto en lograr la pole position y un podio en su primer GP (los tres anteriores fueron Giuseppe Farina, Carlos Reutemann y Mario Andretti), aunque bien hubiera podido ganar de no ser por un problema de motor en las últimas vueltas.

[2]​ En esa temporada, Jacques obtuvo 4 victorias y subió al podio un total de 11 veces, finalizando el año con 78 puntos.

Todas estas cifras se convirtieron en récords para un novato que tuvo la oportunidad de entrar a la Fórmula 1 con el mejor equipo del momento.

[3]​ Al año siguiente, Williams adoptó los motores Mecachrome, menos competitivos que los Renault, y Adrian Newey salió del equipo.

El canadiense no obtuvo ninguna victoria en la temporada, obteniendo dos podios y nueve resultados puntuables en 16 carreras.

Demostró ser más veloz que sus compañeros de equipo Ricardo Zonta, Mika Salo y Olivier Panis.

En 2003 no logró superar a su compañero Jenson Button, piloto muy competitivo, siendo los fallos mecánicos un punto que jugó en contra de Villeneuve.

En 2004, Villeneuve estuvo sin equipo, hasta que en septiembre se produjo un sorpresivo regreso de Jacques a la máxima categoría.

Durante la temporada 2005, Villeneuve compitió con la escudería Sauber, con la cual firmó un contrato por dos años,[7]​ obteniendo buenos resultados considerando el modesto presupuesto del equipo.

No obstante, Theissen reconoció que Jacques obtuvo buenos resultados de acuerdo con la competitividad del equipo.

El canadiense también fue invitado a disputar carreras de turismos en Sudamérica, Medio Oriente y Australia.

Disputó una fecha del Stock Car Brasil 2011 con un Peugeot 408, terminando 18.º, y una en 2015 con un Chevrolet Sonic junto a Ricardo Zonta, resultando 21º.

Villeneuve corrió el Gran Premio de Surfers Paradise del V8 Supercars en 2010 con un Ford Falcon, resultando quinto en la segunda manga junto a Paul Dumbrell.

Además apareció en los doblajes al francés europeo y canadiense en la película animada Cars 2 en el rol del periodista David Hobbscap.