Kazimierz Jan Sapeha urodził się około 1637 lub 1638 roku w rodzinie Wielkiego getmana Litewskiego Pawła Jana Sapehi i jego żony Anny Kopecz. Jak większość ówczesnych magnatów, Paweł Sapieha chciał zapewnić swojemu najstarszemu synowi dobre wykształcenie. I z reguły wtedy wyjeżdżali na studia do Europy Zachodniej. Nie wyjątkiem był Kazimierz Jan, który ukończył uniwersytety w austriackim mieście Graz i belgijskim mieście Louvain.
Po powrocie do kraju Kazimierz Jan Sapieha aktywnie zaangażował się w działalność państwową. W 1656 roku został mianowany na stanowisko czasznika wielkiego litewskiego. W 1661 roku otrzymał dwa stanowiska: podstoli wielki litewski i podskarbi nadworny litewski. Brał udział w posiedzeniach Sejmu Rzeczypospolitej, gdzie został wybrany na ambasadora w 1664, 1665, 1666, 1668, 1669 i 1670 roku.
W 1667 roku Sapeha ożenił się z córką Jurija Glebowicza Krystyną Barbarą, która urodziła mu: trzech synów Jerzego Stanisława, Michała Franciszka, Aleksandra Pawła i córkę Katarzynę Scholastykę. W 1670 roku został mianowany na stanowisko wojewoda Połockiego.
W latach 1673 -74 Kazimierz Jan brał udział w wojnie z Turkami. W 1681 roku został mianowany na stanowisko getmana polnego Litewskiego, w następnym 1682 roku, starosta żemajskiego, wojewoda Wileńskiego i Wielkiego getmana Litewskiego. W 1683 roku ponownie walczył z Turkami i dowodził 10 tysięczną armią litewską na Słowacji. Sapeha musiała walczyć z tureckim Imperium Osmańskim w 1689, 1691 i 1694 roku.
Od 1684 roku Kazimierz Sapeha był w opozycji do króla Rzeczypospolitej Jana III Sobieskiego. Nie przeszkodziło mu to jednak w uzyskaniu stanowiska Marszałka Trybunału Wielkiego Księstwa Litewskiego w 1686 roku. Był też w konflikcie z biskupem willeńskim Konstantym Kazimierzem Bżostowskim, za co ten ostatni został ekskomunikowany w 1694 roku.
Gdy w 1700 roku wybuchła wojna północna Sapieha poparł Stanisława Leszczyńskiego i Szwedów. W bitwie pod Olkenikami 18 listopada 1700 roku został pokonany przez Litewską szlachtę, której dowodził Michał Serwacjusz Wiśniowiecki. W 1703 ożenił się po raz drugi z córką hetmana polnego Litewskiego Wincentego Gonsewskiego Teresa. W 1708 roku oddał stanowisko Wielkiego getmana Litewskiego swemu siostrzeńcowi Janowi Kazimierzowi Sapiehowi.
Pod koniec 1709 roku Kazimierz Jan przechodzi na stronę króla Rzeczypospolitej Augusta II Mocnego, za co został mu zwrócony stanowisko wojewoda Wileńskiego. W 1710 roku wziął udział w warszawskiej wolnej Radzie. W 1711 roku ożenił się po raz trzeci z Hrabiną Antonią Sybilą Waldstein-Arnau. W 1716 roku został uczestnikiem Konfederacji Generalnej Wielkiego Księstwa Litewskiego.
Kazimierz Jan Sapeha zmarł w Grodnie 13 marca 1720 roku, został pochowany w mieście Bereza-Kartuska (dziś miasto Bereza, Białoruś).