Compositore e cantante. Visse prevalentemente alla corte medicea di Firenze. Educò alla musica la moglie Margherita e i figli Pompeo, Francesca e Settimia, esibendosi con essi in varie corti, fra cui quella di Parigi, come cantante, arpista e suonatore di viola. Membro della Camerata fiorentina, fu uno dei principali rappresentanti dello stile detto del «recitar cantando». Con J. Peri collaborò nel 1600 alle musiche per l'Euridice su testo di O. Rinuccini, che costituisce uno dei primi modelli di melodramma e che, nel 1602, ciascuno dei due musicisti completò separatamente in due opere distinte. Andarono perdute le musiche da lui composte, ancora nel 1600, per Il rapimento di Cefalo di G. Chiabrera, salvo il coro finale, pubblicato nel 1602 nella raccolta intitolata Nuove musiche. Dopo questa, pubblicò altre due raccolte di arie, madrigali, canzoni, sonetti e scherzi in stile monodico: Fuggilotio musicale (1613) e Le nuove musiche et nuova maniera di scriverle (1614). L'esame delle composizioni cacciniane in stile recitativo, tutte contenute nell'Euridice del 1602, rivela come esse stentino a emanciparsi dai modelli strofici della recente tradizione polifonica, assai più di quanto non mostrino, nell'opera omonima, quelle di Peri. Più che nella stesura testuale, infatti, la sprezzatura voluta dal nuovo stile era perseguita da C. mediante l'arte dell'improvvisazione, nella quale eccelleva come cantante. Si trattava di una raffinata tecnica esecutiva, consistente nell'applicare liberamente alla monodia figure ornamentali, accentuazioni espressive, varietà agogiche che seguivano il senso delle parole ed erano sorrette armonicamente da un elastico basso continuo. Tale tecnica egli espose nell'ampia introduzione alle Nuove musiche del 1602, che può essere considerato il primo trattato sistematico di arte vocale e il primo documento di una raggiunta consapevolezza della peculiarità del fatto interpretativo.