En 1672, il réalise la première estimation des dimensions du Système Solaire à partir de la mesure de la distance Terre-Mars qui est alors à son maximum. Avec la mesure qu'obtient Richer, à Cayenne, et la sienne, il peut déterminer la distance Terre-Mars, puis Terre-Soleil.

Mais les prédictions que fait Cassini devant la Cour ne sont pas toujours justes. Il refuse, par exemple, l'idée que la Terre soit aplatie à ses pôles, et pour le vérifier, il entreprend de mesurer l'arc du méridien de Paris plus précisément. Il étend les mesures sur tout le territoire et observe un degré de méridien un peu plus long au sud qu'au nord. Il en déduit que la Terre est allongée aux pôles. Malheureusement, il meurt avant que Maupertuis fasse d'autres mesures en Laponie, qui établiront que la Terre est bien aplatie.