Fils d'un médecin et d'une chanteuse d'opéra, Jean-Pierre Cassel entre au cours Simon après avoir échoué au baccalauréat et commence par quelques figurations.
Danseur, acteur et chanteur, Jean-Pierre Cassel a côtoyé de très grands réalisateurs au cours de ses cinquante années de carrière, de Gene Kelly -- qui lui a fait faire ses premiers pas dans La Route joyeuse en 1954 -- à Robert Altman en passant par Claude Chabrol, Sidney Lumet,
Luis Bunuel, Jean-Pierre Melville, Joseph Losey, Abel Gance, René Clément ou Jean Renoir. Il était aussi très apprécié de la nouvelle génération de réalisateurs français : il a en effet tourné sous la direction de Roschdy Zem, Mathieu Kassovitz, Gilles Lellouche ou encore Mabrouk El Mechri. Il a également eu pour partenaires à l'écran de grands noms du cinéma français et international et quelques unes des actrices les plus douées de sa génération, Catherine Deneuve, Stéphane Audran, Claude Jade, Jean Seberg, Marie Dubois, Jacqueline Bisset...
Ses multiples talents le mènent également sur les planches. Au théâtre, il débute dans L'Idiote de Marcel Achard, L'Avare sous la direction de Jean Vilar, Bleu, blanc, rouge ou les libertins de Roger Planchon, Roméo et Juliette par Michael Cacoyannis... Passionné par le music-hall, à 74 ans, il consacre de 2005 à 2006, à Serge Gainsbourg qu'il a connu débutant dans les années 1950, un spectacle intitulé Jean-Pierre Cassel chante et danse Gainsbourg Suite. Il reprend les chansons arrangées dans le style jazz pur et dur auquel l'auteur-compositeur-interprète s'essaya en 1963 avec son album Gainsbourg Confidentiel. Il interprète notamment trois titres inédits que Gainsbourg lui a écrit pour une émission télévisée intitulée Top à Cassel : Cliquediclac, Ouh ! Là là là là et Viva la pizza (une production de Maritie et Gilbert Carpentier diffusée le 14 mars 1964 sur la 1re chaîne RTF).
Il aura à son actif près d'une cinquantaine de pièces et spectacles, une centaine de rôles pour la télévision et pratiquement autant pour le grand écran...
Marié à Sabine Cassel, il a eu avec elle deux enfants, Vincent Cassel et Mathias Cassel (alias Rockin Squat, leader de Assassin). Sabine l'a quitté pour le chorégraphe et ami de Jean-Pierre Cassel Michael Bennett. Il a plus tard épousé la journaliste, Anne Cassel, avec qui il a eu une fille, Cécile Cassel. Il décède dans la soirée du 18 avril 2007 des suites d'un cancer. Il est inhumé à Thoiry (Yvelines).