他的父亲是神学家，他是家里五个孩子中的长子，弟弟亨利·詹姆士是一位有名的作家，和父亲同名。幼年在纽约的私立学校接受启蒙教育，后随家庭漂居欧洲各地，在瑞士、法国、德国、英国接受最好的教育，因此使他有丰富的幼年生活和掌握五种语言。早年爱好绘画和科学，1858 年回美国罗得岛州新港市随亨特（William Morris hunt, 1824－1879）习画一年，1859－1860 年全家迁往瑞士日内瓦，他在日内瓦科学研究院学习科学，当时他希望成为画家，因此不久即返回新港市继续习画，但后来发现自己缺乏做画家的天分遂放弃了。 1861 年进入哈佛大学劳伦斯理学院在埃利奥特（Charles W. Eliot）指导下攻读化学，后又改学比较解剖学和生理学三年。在这期间，他的老师怀曼（Jeffies Wyman）的进化论思想对他以后的学术观点产生了直接的影响。又因听著名动物学家阿加西斯（Louis Agassiz, 1807－1873）的课，使他的兴趣从化学转向生物科学。1864 年，詹姆斯转入哈佛医学院学医，1865 年还未毕业便随同阿加西斯去巴西进行自然考察。在考察过程中，詹姆斯感染了天花，同时感到自己不宜做准确而有秩序的收集和归类工作而中断这项研究。 1866 年继续学医，但又因身体不好而中断。1867 年又去德国留学，在赫尔姆霍茨、冯特、微尔和的指导下学习医学、生理学和心理学。因体力不支，不能坚持实验室的工作，但却有较多的时间博览法国和德国、美国的文学名著，还有机会到柏林大学听课。1869 年获哈佛大学医学博士学位。完成学业之后，却因受当时流行于德国决定论哲学思想的影响，一度悲观消极，最后得了抑郁症。他一度相信，人生一切是注定的，在注定观念束缚夏生命毫无意义。直到后来因读到一篇雷诺维叶（Charles Renouvier,1815－1903）有关自由意志的文章，才使他领悟出“人生一切操之在己”的意义，从而走向积极人生，并决心通过对意志功效的信仰治好自己的病，后来他的健康状况果然好转。他的实用主义哲学思想也是此时孕育出来的。

　　19 世纪70年代参加“形而上学俱乐部”，认识了皮尔斯（Charles Sanders Peirce 1839－1914），并接受其影响，后一起建立了实用主义。1872 年开始在哈佛大学讲授解剖学和生理学，由于研究神经生理以及与心理学有关的其他生理学问题，他逐渐转向心理学的研究。1875 年他在美国第一个开设新心理学课程“生理学与心理学的关系”，并设立了一个非正式的心理学实验室，供教学演示和心理实验之用。该实验室较之冯特 1879 年设立的实验室早了四年，可能是有史以来最早的心理实验室。但是该实验室只用于配合教学，不曾从事严谨的心理学术研究，因而未能引起世人注视。1876 年任哈佛大学生理学副教授。1880 年转任哲学副教授。1885 年升任哲学教授。1889 年转任心理学教授。次年出版两卷本著作《心理学原理》，几乎概括整个十九世纪的心理学，被翻译为法文、德文、意大利文以及俄文。该书既是当时实验心理学研究成果的基本总结，又是詹姆斯机能主义（或实用主义）心理学思想的集中体现。1892 年他把《心理学原理》改写为《心理学简编》，在美国被作为大学标准课本。

　　后来对自己的成果不满，并断定自己再无其它任何东西可贡献给心理学，故又将兴趣转向哲学。1897 年 H.闵斯特伯格主持哈佛大学心理实验室工作后，他又改任哲学教授。1907 年辞去哈佛大学职务，悉心研究哲学。他对于宗教心理学也颇感兴趣，1902 年出版《宗教经验种种》。此外他在灵魂方面也深入研究，这正是后来的超心理学（Parapsychology）。詹姆斯晚年时备受称誉，被公认为美国当时最有名的哲学家。

　　他是美国心灵学研究会（1885 年成立）的主要创立者，终其一生都在探讨超个人的心理现象与超心理学，认为人的精神生活有不能以生物学概念加以解释的地方，可透过某些现象来领会某种“超越性价值”；并强调人有巨大的潜能尚待开发，人的意识只有很少一部分为人所利用。他曾参与类似禅坐的静坐活动，表示静坐是一种唤起深度意志力的方法，可以增加个人的活力与生命力，也做灵媒的实证研究。此外，詹姆斯横跨哲学、心理学与精神医学界，对超意识的自动书写很感兴趣，曾大量收集案例，并发现青少年最能借此表达内心的纠葛与人格之冲突，他还注意到自动书写有时能解开罪犯的犯罪症结，但并非人人能自动书写，必须透过催眠或其他方法。

　　《心理学原理》（1890）

　　《对教师讲心理学和对学生讲生活理想》（1899）

　　《实用主义》(1907)

　　《多元的宇宙》（1909）

　　《真理的意义》

　　1、建构了科学心理学的完整体系 詹姆斯在 1890 年出版的《心理学原理》，不仅被视为心理学的经典著作，而且公认市美国机能学派兴起的里程碑。数种所列主题包括感觉、知觉、大脑功能、习惯、意识、自我、注意、记忆、思维、情绪等十章，大致确定了以后百余年来心理学研究的范畴。在该书中可以发现詹姆斯心理学思想的五点要义：

　　反对结构主义意识元素分析的研究。詹姆斯认为，心理学研究的目的不再发现构成意识的基本元素，而在研究个体意识在适应其环境时所发挥的功能。

　　首倡意识流理论。他认为意识不是静止的，而是因人因时因地而连续不断地流动的，他称此种心理现象为意识流（stream of consciousness）。如将流动的意识切断分析，势必将扭曲意识的本质。他的意识流理论，旨在反对当时流行的冯特式的心理学把心理现象分解为各种元素的作法，开批判心理学中元素主义之先声。

　　首创情绪理论，是最早的情绪理论。该理论在詹姆斯心理学体系中占有重要地位。他认为生理变化先于情绪体验，生理变化所引起的内导冲动传到大脑皮层时所引起的感觉就是情绪，在这一理论中，情绪的一般成因被假定为内在的生理性的神经过程，而不是精神性或心理性的过程。由于这一理论同时为丹麦生理学家朗格（Carl Lange 1834－1900）发现，因此被命名为詹姆斯 - 朗格情绪理论。

　　主张心理学研究方法多元化。他布反对结构主义的内省法，但他认为内省法不足以真正了解个体适应环境的行为。因此他主张心理学的研究应配合需要兼行采用观察法、实验法、比较法、调查法等。同时他主张研究对象不应限于常态成人，而应扩大范围研究儿童、心理异常者以及动物。

　　关于自我的立论奠定了现代讨论自我观念的基础。他指出自我区分为“被‘认知的客体’或称‘经验的我’”和“认知的主体又称自我（Life 或 ego）”，经验的我包括所有一切个人可以称为是属于他的全部东西。他认为自我的客体是由三部份组成：1.物质：包括个人的身体、衣物、房屋、家庭、财产等；2.社会：这是得自他人的认可，例如声誉等，任何人都有许多的社会我，因为有许多人都认得他；3.精神：包括个人的意识状态、特质、态度、气质等。

　　2、提倡实用主义 詹姆斯机能主义心理学思想的中心主张，就是他 1907 年出版的《实用主义》一书中所宣示的实用主义（pragmatism）。他认为，世间无绝对真理，真理决定于实际效用，而且真理常随时代环境变迁而改变；适合于时代环境而有效用者，即是真理。詹姆斯实用主义思想，对以后应用心理学的发展产生了重大影响。

　　3、对心理学能否直接应用于教育的看法 詹姆斯反对将心理学的原理原则直接应用于学校教学。在其 1899 年出版的《对教师讲心理学》一书中，即明确指称：心理学是科学，教学是艺术；无论科学如何万能，科学本身不可能直接创造出艺术作品。詹姆斯此一看法指出了此后教育心理学发展的正确方向。