Figlio di Pellegrino, assistente decoratore di Domenico Carnevale, Giacomo viene inviato a studiare a Bologna nel 1591 a spese della comunità di Sassuolo, alla quale Pellegrino invia una supplica sottolineando le potenzialità del figlio. A Bologna diviene allievo del Passarotti e del Baldi, ma può anche frequentare l’Accademia degli Incamminati fondata dai Carracci. In particolare studia gli affreschi del Tibaldi in Palazzo Poggi e in San Giacomo. In Palazzo Fava, accanto alla sala decorata da Ludovico Carracci, gli è attribuito un piccolo affresco rappresentante Eolo che dischiude i venti. Il primo dipinto documentato è il Santo Stefano in gloria (1600), dipinto per un chiesa di Sassuolo e ora nella Galleria Estense di Modena. Tra il 1604 e il 1605 è tra i pittori che partecipano alla decorazione del Chiostro di San Michele in Bosco, vicino Bologna, oggi gravemente deteriorata. L’influsso della pittura carraccesca, specie quella di Ludovico, è evidente nell’affresco con L'Eterno che divide gli eletti dai reprobi, realizzato tra il 1606 e il 1607 per la Cappella dei Mercanti della Seta in Santa Maria dei Mendicanti. Dal 1609 al 1610 è a Roma, dove aiuta Guido Reni nella decorazione della Cappella Paolina al Quirinale, e dove sulla scorta delle opere di Caravaggio impara a fondere la sintesi dei volumi appresa alla scuola dei Carracci con dettagli di estremo realismo. Tornato a Bologna, tra il 1611 e il 1613 realizza tre affreschi e due tele (Adorazione dei pastori e Adorazione dei magi) per la Cappella Arrigoni, nella chiesa di San Paolo Maggiore. Tra il 1612 e il 1613 soggiorna a Venezia e si perfeziona nell’uso del colore. Su commissione della Compagnia dei Fabbri dipinge nel 1614 la grande pala con La Madonna e i santi Alò e Petronio e i due laterali con i miracoli di Sant’Alò (Sant’Alò riattacca il piede al cavallo, e Sant’Alò mozza il naso al diavolo), destinati alla chiesa di Santa Maria dei Mendicanti a Bologna. Si tratta probabilmente del massimo raggiungimento della pittura del Cavedoni, che in quegli stessi anni si sposa, ottiene la cittadinanza bolognese, entra a far parte del Consiglio dell’Arte dei Pittori e viene nominato caposindaco dell’Accademia degli Incamminati dopo la morte di Ludovico Carracci (1619). In seguito all’esaurimento della vena creativa, alla caduta da un ponteggio della chiesa del San Salvatore—dove stava dipingendo i Quattro dottori della chiesa (1623)—e alla perdita dei figli nella pestilenza del 1630, decide di abbandonare definitivamente l’attività.