Giovanni Domenico Cassini diundang Louis XIV dari Prancis untuk pindah ke Paris dan membantu mendirikan Observatorium Paris pada 1669. Disana ia menjadi direktur utama Observatorium Paris dari 1671 hingga akhir hidupnya 1712.
Pada 14 Juli 1963, Cassini mendapatkan kewarganegaraan Prancis. Setahun setelahnya dia menikahi Geneviève de Laistre. Dari pernikahan ini, anak bungsunya, Jacques Cassini, meneruskan ayahnya sebagai astronom dan geodesis dengan sebutan Cassini II.
Di observatorium itu, Giovanni Domenico Cassini mulai menggunakan metode Trianggulasi Gemma Frisius untuk membuat peta tipografi Prancis dekade 1670-an. Penelitian tersebut nantinya menjadi peta tipografi pertama untuk mengukur garis bujur dan lintang secara akurat. Proyek tersebut dilanjutkan oleh anaknya Jacques Cassini dan akhirnya diselesaikan oleh cucunya César-François Cassini de Thury dan diterbitkan sebagai Carte de Cassini.
Jacques Cassini secara bertahap mengambil alih tugas ayahnya sebagai kepala Observatorium Paris. Kesehatan dan penglihatan Cassini yang sudah tua mulai memburuk pada 1709 dan pada 1711 dia hampir sepenuhnya buta. Cassini meninggal di Paris pada 14 September 1712.
Selama menjadi kepala Observatorium Prancis, Giovanni Domenico Cassini juga menemukan bahwa cincin Saturnus dipisahkan menjadi dua bagian oleh celah yang sekarang disebut “Cassini Division” untuk menghormati karyanya. Dia juga berteori bahwa cincin itu terdiri dari partikel kecil yang tak terhitung jumlahnya. Belakangan, teori tersebut terbukti benar.
Selanjutnya: Misi wahana Cassini