Nato a Rumigny, presso Reims, studiò a Nantes e dal 1729 a Parigi. Divenuto abate, si accostò alla matematica e all'astronomia. Nel 1737 entrò all'Osservatorio di Parigi. Dal 1738 fu impegnato in attività geodetiche fra cui rientra la misurazione nel 1739 dell'arco di meridiano da Perpignano a Dunkerque. Proseguì l'attività fino a dimostrare che gli archi di meridiano sono più lunghi all'equatore che ai poli. Le conclusioni sulla forma schiacciata della Terra gli valsero nel 1741 il titolo di membro dell'Académie Royale des Sciences. Nel 1746 Lacaille dispose dell'osservatorio del Collège de Lisieux, dove rilevò ogni sorta di fenomeno astronomico. Per studiare le costellazioni meridionali promosse un'apposita spedizione scientifica: alla fine del 1750 partì per un viaggio al Capo di Buona Speranza, che raggiunse l'anno seguente. Da un piccolo osservatorio costruito per l'occasione Lacaille misurò le posizioni di quasi 10.000 stelle del cielo australe creando 14 nuove costellazioni. Prima di rientrare in Europa, nel 1753 determinò la posizione delle odierne isole Mauritius e Réunion, allora colonie francesi. Tornato in patria nel 1754, si dedicò a elaborare i dati raccolti durante il viaggio e a pubblicare varie opere, fra cui gli Astronomiae fundamenta (Parigi, 1757). La sua morte prematura si deve al rigore con cui nel 1760 intraprese un nuovo piano osservativo per rilevare accuratamente le posizioni delle stelle dello Zodiaco.