Studiò al collegio dei gesuiti di Lione. Arrivato a Parigi per studiare diritto, conobbe l'astronomo Joseph-Nicolas Delisle (1688-1768) del quale divenne presto allievo e assistente. Seguì inoltre le lezioni di Pierre-Charles Le Monnier (1715-1799). Nel 1751 si recò a Berlino su incarico di Le Monnier. Il viaggio era abbinato alla spedizione di Nicolas-Louis de Lacaille (1736-1813) al Capo di Buona Speranza, iniziata l'anno precedente. In contemporanea con Lacaille nell'opposto emisfero, Lalande misurò la posizione della Luna per determinarne la parallasse e quindi la distanza. Tornato a Parigi nel 1753, divenne membro dell'Académie Royale des Sciences. Insieme a Alexis-Claude Clairaut (1717-1765) applicò metodi numerici di soluzione del "problema dei tre corpi" alla corretta determinazione del ritorno della cometa periodica individuata da Edmond Halley (1656-1742). Questi metodi permisero di tener conto delle perturbazioni esercitate da Giove e da Saturno sull'orbita della cometa. Nel 1760 Lalande successe a Giovanni Domenico Maraldi (1709-1788) come curatore dell'almanacco astronomico Connaissance des temps e a Delisle come professore di astronomia al Collège Royal. Divenne direttore dell'Osservatorio astronomico di Parigi nel 1768. L'anno seguente coordinò un'iniziativa internazionale per seguire il passaggio di Venere sul disco del Sole e, da qui, determinatane la parallasse, ottenere una stima più esatta della distanza della Terra dal Sole. La sua immensa produzione comprende oltre all'Astronomie (Parigi, 1764), più volte ristampata, fortunate opere di divulgazione dell'astronomia.