Giovanni Domenico vagy Jean Dominique Cassini kezdetben főleg a Napot tanulmányozta, majd, mikor erősebb távcsövekhez jutott, a bolygók felé fordult. Megfigyelte a Jupiter holdjainak árnyékát a bolygón, s így meg tudta mérni a Jupiter forgási periódusát. A bolygó lapultságát is meghatározta. 1666-ban hasonló módszerrel a Mars forgásidejére 24 óra 40 percet kapott, ez csak két és fél perccel tér el a ma ismert értéktől.
Ezután befejezte a Jupiter holdjainak helyzetét megadó táblázatait, ezeket használta fel később Ole Romer dán csillagász a fénysebesség véges voltának kimutatására. XIV. Lajos 1669-ben Párizsba hívta, a Királyi Tudományos Akadémiára. Az 1671-ben elkészült párizsi csillagvizsgálónak Cassini lett az igazgatója. 1672-ben a Mars szembeállásakor negyedmagával kiszámította a Nap parallaxisát (látószögét), és 9,5 szögmásodpercet kapott, ma 8,974 másodperc az elfogadott érték.
Felfedezte a Szaturnusz négy holdját: 1671-ben a Iapetust, 1672-ben a Rheát, 1684-ben a Thetyst és a Dionét. Kutatásokat végzett a Szaturnusz gyűrűjének szerkezetére vonatkozóan: felfedezte, hogy a gyűrűk több részből állnak; róla nevezték el a gyűrűk közötti legnagyobb hézagot Cassini-résnek. Feltételezte, hogy a gyűrűk apró tömbökből állnak, e felfogása később beigazolódott. 1683-ban kezdte tanulmányozni a Párizson áthaladó délkört. Úgy gondolta, hogy a Föld kissé megnyúlt alakú - valójában inkább belapult a sarkoknál.
Cassini három törvénye a Hold mozgásával foglalkozik. Az első szerint a Hold egyenletesen forog tengelye körül és egy fordulat ideje megegyezik a Föld körüli keringés idejével. A második: a Hold egyenlítője állandó, 1 fok 32 perces szög alatt hajlik a Föld pályasíkjához, az ekliptikához. A harmadik: az a pont, ahol a Hold pályája délről észak felé keresztezi az ekliptikát - megegyezik azzal a ponttal, ahol a Hold egyenlítője északról délre keresztezi a Föld pályasíkját.
Több tanulmányt írt az árvízvédelemről és hidraulikai kísérleteket is végzett.
(MTI)