Gaston Duchamp, dit « Jacques Villon » est l’ainé de six enfants, dont quatre se se sont consacrés à l’art : Raymond Duchamp-Villon (1876-1918), Marcel Duchamp (1887-1967), et Suzanne Duchamp (1889-1958). Pour se distinguer de ses frères, il adopte le pseudonyme de Jacques Villon, en référence au poète français du Moyen Age.

Initié très jeune à l’art par son grand-père maternel Emile Nicolle, peintre et graveur et homme d'affaires rouennais, il réalise à 16 ans ses premières estampes, technique qu’il pratiquera tout au long de sa vie.

De 1894 à 1906, Jacques Villon travaille comme caricaturiste et illustrateur pour plusieurs magazines à Paris. A cette époque, un grand nombre d’affiches et de feuillets humoristiques voit le jour.

Villon cesse toute collaboration avec les journeaux en 1910, à la mort de Jules Roques, directeur du Courrier Français, et se consacre à la peinture et à la gravure. 

À partir de 1911, il organise chez lui, avec ses frères Raymond et Marcel, un groupe de discussion qui se rencontre régulièrement avec des artistes et des critiques comme Francis Picabia, Robert Delaunay, Fernand Léger et d’autres auxquels on donnera bientôt le nom de "Groupe de Puteaux"  ou "section d'or". Ce groupe de la Section d'or était baptisé d'après la théorie des proportions démontrée par Léonard de Vinci et basée sur le nombre d'or. Villon a joué un rôle majeur dans l’exposition du groupe . Plus de 200 œuvres par trente et un artistes figuraient à leur première exposition, à la galerie La Boétie, en octobre 1912.

 En 1913, il expose au célèbre Armory Show de New York, qui contribue à introduire l'art moderne aux Etats-Unis. Ses œuvres connaissent une grande popularité et se vendent sans peine. Sa notoriété grandit tellement que dès les années 30, il est mieux connu aux Etats-Unis qu’en Europe.

En 1942, la Galerie de France expose ses oeuvres. C'est cette même année que Jacques Villon rencontre Louis Carré qui devient son marchand et organise des expositions partout dans le monde. Le pas de la reconnaissance est franchi pour Villon qui constate avec humour que "ce qui est difficile en peinture ce sont les 70 premières années"!

En 1956, à 82 ans, il reçoit la commande des vitraux de la cathédrale Saint-Etienne de Metz et réalise  cinq baies vitrées.

Les expositions et les prix se multiplient jusqu'à sa mort, en 1963.