Soprannominato "l'Aviatore", iniziò la propria carriera sportiva partecipando a gare tra motoslitte nella nativa provincia del Québec. Successivamente passò alla guida delle monoposto, e nel 1976, vinse sia il campionato di Formula Atlantic canadese che quello statunitense. Un anno più tardi la McLaren fece esordire Villeneuve in Formula 1 al Gran Premio di Gran Bretagna 1977; nel corso della medesima annata la Scuderia Ferrari lo ingaggiò per le ultime due gare stagionali in sostituzione di Niki Lauda. Legatosi alla scuderia di Maranello per il resto della carriera fece registrare sei vittorie nei Gran Premi e una vittoria nella Race of Champions del 1979 a Brands Hatch (gara non valida per il titolo), oltre ad un secondo posto nella classifica del Mondiale 1979 alle spalle del compagno di squadra Jody Scheckter come miglior risultato.