James Lovelock sa narodil v anglickom Letchworthe 26.7.1919. Po dokončení strednej školy pracoval vo fotografickej firme a neskôr na kvakerskej farme. V roku 1941 získal titul bakalára chémie na Manchesterskej univerzite a prijal prácu v Rade pre lekársky výskum, kde sa však odmietal zúčastňovať experimentov na zvieratách. V roku 1948 získal titul PhD. v medicíne na londýnskej výskumnej univerzite LSHTM, následne viedol výskum na Yaleovej univerzite, Harvardovej univerzite a Baylorovej univerzite. V roku 1959 získal titul DrSc. v odbore biofyzika.
Patrí medzi vedcov, ktorí dlhodobo varujú pred globálnym otepľovaním. Túto problematiku pesimisticky komentuje vo filmoch Last Days on Earth (2006) a High Anxieties: The Mathematics of Chaos (2008). Je zástancom expanzie jadrovej energetiky, ktorá, podľa neho, môže toto otepľovanie spomaliť. V posledných rokoch sa venuje najmä týmto oblastiam.