Uma de suas principais expedições foi à Amazônia. Acompanhado de 28 homens, percorreu 6.000 km de rios, tirou 75.000 fotografias, filmou os peixe-bois e nadou entre ariranhas. Na época, as autoridades brasileiras lhe doaram uma carranca do rio São Francisco. No dia em que o Calypso atracou no porto de Belém, Cousteau chegava de Paris. De lá seguiu para Manaus, base da expedição e local onde o barco seria convertido em apoio logístico para a operação nos rios da região. Seu filho Jean-Michel já então partira para a expedição complementar no Peru. Cousteau não escondeu as dificuldades da empreitada, que o obrigou a fazer diversas modificações em seu barco, principalmente pelos problemas que enfrentaria no alto Purus e pelas águas barrentas de determinados locais, que seriam difíceis de filmar. A missão durou um ano e meio.

Cousteau foi também um grande inventor, tendo ajudado a criar o aqualung, um celindro de ar com pressão controlada colocado nas costas. Antes dessa invenção de 1943, os mergulhadores tinham que usar o pesado escafandro, que recebia oxigênio bombeado da superfície através de tubulações. Foi com sua ajuda também que surgiu o micro-submarino, para uma só pessoa, e a câmera de vídeo aquática. Em 1979, seu filho mais novo, Philippe, morreu num acidente com um hidroavião. Era seu maior colaborador e tido como seu sucessor. Seu outro filho, Jean-Michel, montou um hotel nas ilhas Fiji com o nome Cousteau e revoltou o pai diante da exploração comercial de seu sobrenome. O conflito foi parar na Justiça e encerrou-se em 1996 com a nova denominação da propriedade: Jean-Michel Cousteau. Jacques Cousteau faleceu aos 87 anos, em 25 de junho de 1997.