Получил сан аббата. Астрономию изучил самостоятельно. С 1736 года работал в Парижской обсерватории. В 1739 стал профессором математики в Мазариниевском коллеже. Лакайль нанес на карту почти 10 000 южных звезд, выделил 14 новых созвездий и дал им названия. В течение 1751-1752 годов выполнил в обсерватории на мысе Доброй Надежды многочисленные наблюдения Луны, Марса, Венеры для определения лунного и солнечного параллаксов путем сопоставления с аналогичными наблюдениями в Северном полушарии. Получил значение солнечного параллакса, близкое к современному. Участвовал во многих геодезических работах, выполнявшихся Парижской обсерваторией. В 1738 году вместе с Дж. Д. Маральди провел картографирование береговой линии Франции между Нантом и Байонной. В 1739-41 годах осуществил основные работы по измерению большой дуги меридиана на территории Франции и показал, что экваториальный радиус Земли больше полярного. Впервые измерил дугу меридиана в Южной Африке. Составил карты и определил точное географическое положение островов Маврикий, Реюньон и Вознесения. Составил подробные таблицы атмосферной рефракции, учитывающие влияние температуры и атмосферного давления. Составил таблицы затмений с начала нашей эры до 1800 года. Написал пользовавшиеся широкой известностью учебники по математике (1741), механике (1743), астрономии (1746), оптике (1756). Лакайль — иностранный почетный член Петербургской АН (1756), член ряда других академий наук.