Katonai tanulmányainak befejezése után a haditengerészet víz alatti tanulmányokkal foglalkozó kutatócsoportját vezette. A katonai célú fejlesztések eredményeként nevéhez kötődik a könnyűbúvár-légzőkészülék kifejlesztése. Leszerelése után egy korábbi aknaszedő hajót átalakított oceanográfiai kutatóhajóvá, amelyet Calypso néven ismert meg a világ.
Népszerűségét természetfilmjeinek széleskörű ismertsége okozta és tudományos munkásságának elismeréséül a Francia Akadémia tagjává fogadta. Franciaországban le commandant Cousteau-nak, (Cousteau parancsnoknak) nevezik, de a világ más területein inkább Jacques Cousteau-ként vagy Cousteau kapitányként emlegetik.
Róla készült könyvek: James Dugan-Undersea: Cousteau kapitány története (1957), Roger King: Jacques Cousteau és a tenger alatti világ (2000), John Bankston-Jacques-Yves Cousteau: Az ő története a tengerben (2002) és Kathleen Olmstead-Jacques Cousteau: Élet a tengerben (2008).
Dokumentumfilmek készítésében is sikeres volt. A Calypso fedélzetén több mint 100 filmet készített. 1931-ben készült első tengeralatti felvételén tengeri teknőst örökített meg. Ez volt az első alkalom, hogy ilyen állatot filmre vettek: