Schon während seines Studiums trat Dassin in den späten 1950er und frühen 1960er Jahren als Sänger in Folk-Clubs auf und entwickelte eine Vorliebe für Chansons von George Brassens¹⁾ (1921 – 1981). Er lernte einige bekannte Sänger der Pop- und Folk-Szene kennen, wie z. B. Pete Seeger¹⁾, der ihm einen jungen Mann namens Robert Zimmerman vorstellte – den späteren legendären Bob Dylan²⁾. Joe Dassin interessierte sich nun immer mehr für Musik, arbeitete jedoch zunächst nach Abschluss des Studiums als Regieassistent und erhielt kleinere Rollen in einigen Filmen seines Vaters wie in "Topkapi"¹⁾ (1964) oder in dem von Peter Ustinov mit Sophia Loren inszenierten Komödie "Lady L."(1965). Während dieser Zeit unterschrieb Dassin auch einen Plattenvertrag und nahm einige Pop-Singles für den französischen Textschreiber Jacques Plait auf. Diese wurden erfolgreich veröffentlicht, nach Frankreich exportiert und entwickelten sich dort zu Hits. Joe Dassin ging nach Frankreich zurück und veröffentlichte dort 1965 "Je change un peu de vent", die französische Adaption eines populären US-Songs jener Zeit.
1966 landete Dassin mit "Bip Bip" in den französischen Charts und wurde über Nacht zum Pop-Idol in Frankreich. Seine raue, tiefe Stimme, seine natürliche Eleganz riefen in Frankreich eine wahre "Dassin-Manie" hervor und sein Repertoire von amerikanischen Folk-Songs und Country-Music war eine willkommene Neuheit in der französischen Musik-Szene der 1960er Jahre.
Am 18. Januar 1966 heiratete Dassin in Paris die sieben Jahre jüngere Maryse Massiéra, die nun seine Karriere steuerte und ihren Mann managte. Sie organisierte seine Termine und Konzerttourneen und 1967 ging er erfolgreich mit Salvatore Adamo²⁾ erstmals auf Tournee. Es folgten weitere Auftritte, die Dassin neben einer Sommertournee in Frankreich auch nach Kanada und Afrika führten und er schloss das Jahr mit einem grandiosen Konzert im Pariser "Olympia" ab.
 
Anfang der 1970er Jahre nahm er auch in Deutschland erfolgreich Platten auf und konnte 1970 mit der deutschen Version von "Oh Champs Elysées" einen Riesenhit landen. Das Lied, welches er neben Französisch auch noch in Spanisch, Englisch, Italienisch und Japanisch aufgenommen hatte, brach alle seine bisherigen Rekorde, geriet zum Verkaufsschlager ohnegleichen und Joe Dassin war in der Folgezeit international ein viel gefragter Künstler. Bei unzähligen Fernsehshows und weltweiten Tourneen sang er so unvergessene Lieder wie "Le chemin de papa", "La bande a bonnot" oder "Le moustique", um nur einige zu nennen; er erhielt unzählige "Goldene Schallplatten" und war nicht nur in Frankreich ein Idol.
1972 kaufte sich Dassin ein Haus auf Tahiti, nahe der Insel Bora Bora, wo er sich mit seinem bevorzugten Hobby, dem Fischen, von seinen anstrengenden Tourneen entspannen konnte. 1975 veröffentlichte er sein wohl bekanntestes Lied "L'été indien", das heute zu den Klassikern der französischen Musik-Szene gehört und von Toto Cutugno¹⁾ geschrieben worden war; in Deutschland kam der Titel als "Septemberwind" auf den Markt und war auch bei uns ein riesiger Erfolg.
Privat war das Jahr 1975 eher nicht so erfolgreich für den Künstler, da seine Ehe mit Maryse geschieden wurde. 1976 konnte er mit "Ça va pas changer le monde" wieder einen Hit in den Charts landen, ein Jahr später kam mit "À toi" ein weiterer Erfolgs-Titel heraus.
 
1978 geriet der eher scheue und wenig Publicity liebende Sänger durch seine Heirat mit Christine Delvaux, die er zwei Jahre zuvor in der Normandie kennengelernt hatte, in die Schlagzeilen. Umgeben von zahlreichen Reportern fand die Hochzeit am 14. Januar 1978 in einem kleinen Dorf in der Provence statt und anschließend verschwand das Paar in die Flitterwochen nach Nordamerika. Während seiner nachfolgenden Tournee durch Kanada wurde Sohn Jonathan am 14. September 1978 in Paris geboren. 1979 gab Joe Dassin sein letztes Konzert im Pariser "Olympia", kurze Zeit später erlitt er zwei Herzinfarkte und während seines Aufenthaltes im Krankenhaus stellten die Ärzte bei dem Künstler Magengeschwüre fest, die ihn veranlassten, alle geplanten Gastspiele abzusagen. Am 22. März 1980 wurde Dassins Sohn Julien geboren, wenige Wochen später erfolgte die Scheidung von seiner Frau Christine (verstorben im Dezember 1995).
In den nächsten Monaten musste Joe Dassin wegen erneuter Herzprobleme in Paris und Los Angeles behandelt werden. Seine letzte Galavorstellung gab er am 11. Juli 1980 in Cannes, danach flog er mit seinen Söhnen, seiner Mutter und einigen Freunden nach Tahiti, um sich zu erholen. Am Mittwoch, den 20. August 1980 erlitt Joe Dassin bei einem Mittagessen in einem Restaurant von Papeete erneut einen Herzinfarkt, den er nicht mehr überlebte; die letzte Ruhe fand er auf dem "Hollywood Forever Cemetery" (Sektion 14) in Hollywood → Foto der Grabstelle bei Wikimedia Commons.
Wohl auch wegen seines frühen Todes bleibt Joe Dassin einer der populärsten französischen Sänger; schon zu seinen Lebzeiten wurden seine Lieder weltweit millionenfach verkauft und auch Jahrzehnte nach seinem Tod ist seine Stimme unvergessen geblieben.