1868-жылы Утрехет университетине тапшырып, 7 жылдан соң диссертациясын жактаган. Андан соң 3 жыл Лейден обсерваториясында иштеп, астрономиянын жана теориялык механиканын профессору аталган.
1896-1900-жылдары Кейптаун обсерваториясында жылдыздарга фотографиялык изилдөө жүргүзүп, фотопластинкаларды жасаган Дэвид Гилл менен чогуу иштеп, түштүк жарым шардагы 454 миң 875 жылдыздын жайгашуусун жана өлчөмүн жазып, "Cape Photographic Durchmusterung" деген эмгекти жарыялашкан. 1904-жылы Я.Каптейн жылдыздардын кыймылын өздөштүрүп жатып, анда жылдыздарда карама-каршы багытта жылган эки агым бар экенин аныктаган. Бул изилдөө биздин галактиканын айланышынын биринчи далили болгон. 1906-жылы астрономиянын тарыхында биринчи болуп галактикадагы жылдыздардын көлөмү, спектралдык классы, радиалдык ылдамдыгын өлчөп чыккан.
Анын атынан 1916-жылы ачылган Каптения астероиди аталган. Ал эми 1964-жылы Эл аралык астрономиялык союз Я.Каптейндин ысымын Айдын көрүнө турган бетиндеги кратерге ыйгарган. Астроном 1922-жылы 16-июнда 71 жашында Амстердамда көз жумган.