В 1603 г. спустился по реке Святого Лаврентия. В 1604-06 гг. совершил несколько плаваний вдоль атлантического побережья Северной Америки. Первым из европейцев ступил на остров Нантакет.
В 1608 г. высадился в устье реки Св. Лаврентия и основал город Квебек, которому было суждено стать столицей Новой Франции. В следующем году открыл озеро Шамплейна и горную цепь Адирондак.
В 1609-15 гг. пытался обнаружить водные пути, ведущие из Квебека к Тихому океану. В 1616 г. первым приплыл из Атлантики в озеро Гурон и заключил союз с индейским племенем гуронов.
Описал свои путешествия в сочинениях: «Des sauvages» (1603); «Voyages et d?couvertes en la Nouvelle France» (1619—1627); «Voyages de la Nouvelle France» (1632). Они выдержали множество изданий и впервые познакомили европейцев с территорией нынешней Канады.
Прижизненных портретов Шамплена не сохранилось; все его многочисленные изображения — плод фантазии художников последующих поколений. В Оттаве и некоторых других городах ему установлены памятники. Также в честь него назван ряд мостов.
