Jean-Michel a grandi en partie sur les bateaux de son père, accumulant ainsi une expérience exceptionnelle dès sa jeunesse dans le domaine de l'océanographie. Il a suivi des études à la prestigieuse Académie navale française et au MIT aux États-Unis, avant de rejoindre définitivement les équipes de son père en tant qu'explorateur sous-marin.
En 1973, il cofonde l’Organisation Cousteau, qui deviendra plus tard la Fondation Ocean Futures Society. Il s'agissait d'une organisation à but non lucratif consacrée à l'étude et à la conservation de l'océan mondial.
Parmi les nombreuses expéditions menées par Jean-Michel Cousteau, on peut citer l'exploration des eaux profondes de l'Atlantique Nord, le parcourir des eaux les plus chaudes de la Terre à bord du bathyscaphe Archimède, et la découverte d'un champ pétrolier sous-marin au large du Sénégal.
Jean-Michel Cousteau a également réalisé des documentaires pour la télévision, dont le plus célèbre est sans doute "The Undersea World of Jacques-Yves Cousteau" (1968), dans lequel il était l'assistant de son père. Il a reçu de nombreux prix en reconnaissance de ses travaux dans la conservation marine, dont le National Geographic Society's Hubbard Medal et le Prince Albert II de Monaco Prize for the Protection of the Environment.
En 1987, il fonde l'université Ocean Futures à Santa Barbara (Californie), qui dispense des formations sur les sciences marines et la protection de l'environnement. Il est également le président-fondateur de la cousteau RESPONSE, une organisation consacrée au sauvetage de mammifères marins en détresse.
Jean-Michel Cousteau a publié plusieurs livres sur les océans et leur conservation, dont "Diving with Cousteau: An Undersea Memoir" (1987) et "Journeys to the Edge of the Earth" (2005).
Depuis sa retraite en 2009, Jean-Michel Cousteau continue à militer pour la conservation marine en participant à des conférences et en collaborant avec des organisations non lucratives. Sa fille, Céline Cousteau, suit ses traces en tant qu'exploratrice sous-marine et défenseure de l'environnement.
Jean-Michel Cousteau décède le 25 juin 2021 à San Francisco (États-Unis). Il laisse une importante trace dans le domaine de la science marine et a inspiré plusieurs générations d'explorateurs sous-marins et défenseurs de l'environnement.