卡普坦1851年出生于荷兰的巴讷费尔德，1868年进入
乌特勒支大学学习数学和物理，1875年获得物理学博士学位，随后前往
莱顿天文台工作。1878年，卡普坦成为荷兰
格罗宁根大学的天文学教授，直到1921年退休。
1896年到1900年期间，卡普坦研究了英国
科学家大卫·吉尔（David Gill）在南非拍摄的照片，于1900年发表了第一份专门针对南天的照相星表——
好望角照相星表（CPD），刊载了南天极周围19度范围内的454,875颗恒星。这份星表是研究银河系结构的重要资料。1897年，卡普坦还发现了一颗自行很高的
矮星，这颗星被命名为卡普坦星，是已知的具有第二高自行的恒星，仅次于
巴纳德星。1904年，卡普坦提出了恒星的二流理论，认为全天的恒星大体上朝着两个方向流动。这个理论为瑞典天文学家林德布拉德和荷兰天文学家奥尔特日后建立银河系自转的理论奠定了基础。1906年，卡普坦提议在天空中均匀、随机地选出206个区域（卡普坦选区），由世界各地的天文台分工协作进行恒星计数。这些工作开创了
统计天文学的先河，促进了恒星天文学和星系动力学的发展，为人们了解银河系结构起到了巨大的推动作用。
根据恒星计数的结果，卡普坦建立了岛宇宙的模型，并且认为银河系是透镜状的，直径为55,000光年，厚11,000光年，太阳位于其中心附近，距离银心2,000光年[1][2]。由于未考虑到星际消光的影响，他得到的银河系大小仅为所知的一半左右，但是比英国著名天文学家
威廉·赫歇尔给出的结果大了9倍。人们把他建立的宇宙模型称为“卡普坦宇宙”。在他去世后，罗伯特·尤利乌斯·特朗普勒才由星际红化估计出与结构较为接近的银河系大小。
1922年，卡普坦在
阿姆斯特丹去世。为纪念他，第818号小行星被命名为“卡普坦”，月球上一座环形山也以他的名字命名。