Piaget nació en la zona francesa de Suiza. Fue el hijo mayor de Arthur Piaget y de Rebecca Jackson. Arthur Piaget fue un destacado profesor de literatura medieval en la Universidad de Neuchâtel. Su hijo, Jean, fue un niño precoz que desarrolló un interés temprano por la biología y el mundo natural, especialmente los moluscos. A los 11 años, mientras cursaba sus estudios en el Instituto Latino de su ciudad natal, redactó un estudio referido a cierta especie de gorrión albino y luego escribió un tratado de malacología durante sus estudios medios. Se licenció y doctoró en biología en la Universidad de su ciudad natal en 1918. A partir de 1919 estudió brevemente y trabajó en la Universidad de Zúrich, donde publicó dos trabajos sobre psicología que dejan ver la dirección de sus ideas, aunque más tarde los tacharía de trabajo adolescente. Su interés en el psicoanálisis, que florecía en esa época, parece haber empezado ahí. Después se trasladó a Grange-aux-Belles en Francia, donde enseñó en una escuela para niños dirigida por Alfred Binet, creador del Test de inteligencia Binet, y con quien había estudiado brevemente en la Universidad de París. Mientras calificaba algunas instancias de estas pruebas de inteligencia, Piaget notó que niños jóvenes daban respuestas equivocadas a ciertas preguntas de manera consistente. Sin embargo, Piaget no se centró en el hecho de que las respuestas fuesen equivocadas, sino en el patrón de errores que niños más grandes y adultos no mostraban. Esto lo llevó a la teoría de que el proceso cognitivo o pensamiento de los niños jóvenes es inherentemente diferente del de los adultos (al final llegaría a proponer una teoría global de las etapas del desarrollo, afirmando que los individuos exhiben ciertos patrones de cognición comunes y diferenciables en cada período de su desarrollo). En 1920 participó en el perfeccionamiento de la Prueba de Inteligencia (test) de C.I. (Cociente de inteligencia) inventado por Alfred Binet, momento importante en la definición de su actividad futura, en el cual detectó "errores sistemáticos" en las respuestas de los niños.

Doctorado en Filosofía y Psicología, ocupó la cátedra sobre tales especialidades en las Universidades de Neuchatel, Ginebra, Lausana y Sorbona. Cuando murió era el más célebre y destacado psicólogo de niños del mundo entero. Fue durante muchos años director del Instituto Jean-Jaques Rousseau de Ginebra, cargo en el cual había sido designado en 1929. Aunque su influencia en el continente europeo fue muy grande, en el mundo psicológico anglosajón su repercusión no apareció hasta fines de la década de 1950, debido en parte a su insistencia en explorar el mundo interior infantil, lo cual chocaba con el conductismo de aquella época.

Piaget afirmaba que el pensamiento de los niños es de características muy diferentes del de los adultos. Con la maduración se producen una serie de cambios sustanciales en las modalidades de pensar, que Piaget llamaba metamorfosis, es una transformación de las modalidades del pensamiento de los niños para convertirse en las propias de los adultos. Para explorar los procesos de pensamiento (especialmente la atención y la inteligencia) de los niños, Piaget recurrió al método fenomenológico. Este método es por naturaleza subjetivo y demanda de una interpretación por parte del investigador. La exploración del desarrollo cognitivo era para Piaget el camino más provechoso para efectuar aportaciones a la epistemología. Este desarrollo es el crecimiento que tiene el intelecto en el curso del tiempo, la maduración de los procesos superiores de pensamiento desde la infancia hasta la edad adulta. Según Piaget, las etapas del desarrollo cognitivo son: 1) etapa sensorio-motora (0-2 años) donde los niños muestran una vivaz e intensa curiosidad por el mundo que les rodea, su conducta está dominada por las respuestas a los estímulos; 2) etapa preoperacional (2-7 años) en la que el pensamiento del niño es mágico y egocéntrico, creen que la magia puede producir acontecimientos y los cuentos de hadas l es resultan atrayentes, además se cree el centro de todos los sucesos, que todas las cosas giran en torno a él, resultándole muy difícil ver las cosas desde otro punto de vista; 3) etapa de las operaciones concretas (7-11 años), el pensamiento del niño es literal y concreto, puede comprender que 8+11=19, pero la formulación abstracta, como la de una ecuación algebraica, sobrepasa su captación, y 4) etapa de las operaciones formales en el nivel adulto, es capaz de realizar altas abstracciones y efectuar (11-15 años), aquí el niño ingresa inferencias, es la etapa correspondiente a las facultades superiores de los seres humanos.

En 1923 contrajo matrimonio con Valentine Châtenay, con quien tuvo tres hijos a quienes Piaget estudió desde su infancia. En 1955, Piaget creó el Centro Internacional por la epistemología genética de Geneva, el cuál dirigió hasta su muerte en 1980.