Родился Кассиль в семье слободского врача в центре России на самом сломе времен: учиться начинал в гимназии, продолжал уже в советской школе, стал общественным и комсомольским лидером (работал в библиотеке-читальне, мастерил модели пароходов, собирал гербарий, рисовал, учился музыке), позже был командирован «по разверстке» в Москву, в университет; учился на физико-математическом факультете. Литературная деятельность Кассиля начинается в 1927, он работает журналистом ряда периферийных газет, впоследствии становится известен как фельетонист газеты «Известия». Впечатления общественной жизни тех лет во многом определяют лицо этого одного из самых ярких детских писателей. Кассиль встречал в воздухе «цеппелин», участвовал в походе глиссеров, в испытательных перелетах самолетов и дирижаблей, в первом пуске московского метро, видел старт стратостата, бывал у К.Циолковского, провожал в легендарный полет В.Чкалова, первым встретил из ледового плена О.Шмидта, участвовал в испанской эпопее.

В годы Великой Отечественной войны Кассиль — военный корреспондент на Северном флоте, Западном и 1-м Украинском фронтах. О встречах с прекрасными людьми своего времени Кассиль рассказал в книге «Люди нового века» (1958).

Первое произведение — повесть «Кондуит» (1929) — было поддержано Маяковским, который оказал большое влияние на формирование писателя; (знакомству с ним посвящена книга Кассиля «Маяковский — сам» (1940, 1960). Вторая повесть — «Швамбрания» (1931) — примыкает к первой и впоследствии издается под общим названием «Кондуит и Швамбрания». Это произведение автобиографического характера, где события революции переданы через восприятие детей из среды средней интеллигенции. Здесь был осмыслен опыт начальных лет жизни, совпавших с эпохой крушения привычного мира, старого уклада, сложившегося быта. Реальные события и живые люди оказываются для героев повести много интереснее выдуманных героев, населявших сказочный остров Лукоморье. Книгу отличает характерный для тех лет юношеский, озорной нигилизм по отношению к интеллигентским идеалам, принципам воспитания, миру искусства. В повести о новой школе «Черемыш — брат героя» (1938) предпринята попытка создания образа идеального героя-подростка, мальчишки-детдомовца, мечтающего о старшем брате. Из двух самостоятельных частей складывается роман «Великое противостояние» (Ч.1. 1940; Ч.2. 1947): в первой книге романа рассказано о рождении художника, о формировании его духовного мира, воспитании патриотизма; во второй, написанной уже после войны, — о «великом противостоянии» фашизму. В годы войны была написана и одна из лучших повестей — «Дорогие мои мальчишки» (1944), посвященная А.Гайдару, в которой развивается мысль погибшего писателя о том, что лишь крепкая дружба борющихся людей ведет к победе. Повесть «Улица младшего сына» (1949) написана в соавторстве с М.Поляновским и посвящена керченскому пионеру-герою Володе Дубинину, именно он и назван «младшим сыном партии». Естественным завершением этой линии творчества писателя стала книга «Про жизнь совсем хорошую» (1959) — реалистическая утопия о торжестве коммунистического будущего.

Большое место в творчестве писателя занимала тема спорта: им написан первый советский спортивный роман «Вратарь республики» (1937), приключенческие романы «Ход белой королевы» (1956) и «Чаша гладиатора» (1961). В г.Покровском в сохранившемся доме отца писателя создан Музей Кассиля.