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Jacques est le fils de Gilles Villeneuve, pilote de Formule 1 décédé lors des qualifications du Grand Prix de Belgique 1982. Son oncle Jacques Villeneuve a également connu une honorable carrière en Amérique du Nord au début des années 1980.
Jacques Villeneuve passe son adolescence au collège alpin Beau Soleil de Villars-sur-Ollon en Suisse où il fait la connaissance de Craig Pollock, un Écossais professeur d'éducation physique et de ski, qu'il retrouvera par hasard quelques années plus tard au Japon et qui deviendra son manager et ami.
Jacques fait ses débuts en sport automobile en Italie en 1989, dans le cadre de la Coupe Alfa. Puis, il dispute pendant deux saisons le championnat d'Italie de Formule 3, terminant sixième du championnat en 1991. En 1992, il s'exile au Japon, où il participe au championnat local de Formule 3, terminant vice-champion de la série. Il termine aussi troisième du Grand Prix de Macao de Formule 3.
En 1993, Villeneuve revient en Amérique du Nord disputer le championnat de Formule Atlantique, où son père et son oncle s'étaient illustrés. Sa carrière décolle à l'issue d'une unique saison marquée par cinq victoires, la troisième place du championnat et le titre honorifique de Rookie of the year. Villeneuve accède alors à la série CART, grâce au soutien du cigarettier Player's1.
De 2001 à 2009, il est propriétaire du restaurant le Newtown en centre-ville de Montréal, fermé depuis 201629,30.
En 2006, il sort un album intitulé Private Paradise31 dont est extrait le titre Accepterais-tu ? écrit par Marc Déry32.
En 2011, il prête sa voix à son alter ego automobile, commentateur du World Grand Prix, dans le film Cars 233.
Il crée Feed Racing avec Patrick Lemarié. Il s'agit de stages de pilotage à Magny-Cours sur Formule 4 pour sélectionner de futurs talents et les faire engager en championnat de France de Formule 4.