個人經歷
詹姆斯·沃森生於芝加哥，受其父的影響頗大。據他自己在壹篇文章中說，得到父親三項真傳：壹，相信知識可以使人脫離「迷信」（即宗教）；二，熱愛觀鳥；三，擁護民主黨。十二歲時，參加壹個名為「每事問孩子」(Quiz Kids)的電臺問答遊戲，15歲即以資優生的身分提早入讀芝加哥大學，主修動物學。因為讀到物理學家薛定諤的科普名著《何謂生命？》(What is Life?)，興趣由候鳥的遷徙轉到遺傳學。
獲得芝大的學位後，先後申請入讀加州理工、哈佛的研究院，均不果，改進印第安納大學，加入了薩爾瓦多·盧裏亞（Salvador Luria）等人的「噬菌體集團」，正式涉足遺傳學的研究。受到這個集團的影響，沃森開始相信DNA就是基因的載體。1950年獲博士學位，到哥本哈根作博士後研究，其間在那不勒斯參加壹個學術會議，從莫裏斯·魏爾金斯（Maurice Wilkins）的演講中得知DNA具規則的結構，堅定了他解決DNA結構的決心。1951年，轉到劍橋的卡文迪許實驗室，認識克裏克，壹同利用X光繞射的數據，建構DNA模型。終於，二人在1953年提出DNA的雙螺旋結構，在同年4月25日將結果發表在《自然》雜誌。
1956年沃森到哈佛大學當助教，1961年獲升為教授。1962年，與克裏克、魏爾金斯因為對DNA結構的研究而***同獲得諾貝爾生理醫學獎。1965年出版了劃時代的教科書《基因的分子生物學》（Molecular Biology of the Gene），1968年出版《雙螺旋》，同年開始兼任位於紐約長島的冷泉港實險室（Cold Spring Harbor Laboratory）的總管，並將研究方向轉移到癌癥。1976年辭去哈佛的職位，專註於冷泉港的職務。1988年，獲美國國家衛生局委任為人類基因組計劃的助理主管，壹年後成為人體基因組研究國家中心的首任主管，擔當此職直至1992年。1994年，成為冷泉港首任總裁。
爭議
沃森別開生面的科學自傳《雙螺旋》（The Double Helix）吸引了不少讀者，但也惹怒了不少同行。他在書中對他自己以外的科學家多所批評，他對女科學家羅莎琳·富蘭克林的男性沙文主義式評語，尤其惹人反感，因此在該書的〈後記〉("Epilogue")中，他特別澄清說「我當初對她羅莎琳·富蘭克林的印象，不論是科學上的還是個人方面的......都往往是錯的」。(... my initial impressions of her, both scientific and personal ... were often wrong ...)
沃森出席演講時的照片2007年10月14日，《星期日泰晤士報》引述了沃森的言論，說黑人先天智力不如白人，所以令他對非洲的前途未敢樂觀。同年10月18日，倫敦的科學博物館(Science Museum)，因為沃森的言論臨時取消了他的壹場演講，表示他的言論已超過可以容忍的限度；同時冷泉港也中止了他的職務。 沃森隨即表示毫無保留地為他的言論道歉。
此外他還覺得肥胖者「讓人看了感覺很糟，不想雇用他們」；對於所有「相貌不佳的女性」，還有「愚笨的人」，他認為應該以基因工程來「治療」；以及日後可望把具有「潛在同性戀」的胎兒墮胎。