詹姆斯·麦卡沃伊生于1979年,在格拉斯哥度过典型的苏格兰式童年,父亲是一名建筑工人,母亲伊丽莎白是一名精神科护士。七岁时遭遇父母离异,他不得已被送到外婆家常年生活,自13岁之后他便再也没有见过自己的亲生父亲。少年时期麦卡沃伊对科幻电影尤其情有独钟,尽管童年时他最大的梦想是成为一名牧师,但是经过数年的电影熏陶,“演员”这两个字在头脑中渐渐明晰起来,一跃成为他最向往的职业。1994年,詹姆斯·麦卡沃伊在一次学校赞助的工作实习活动上,麦卡沃伊巧遇了苏格兰演员大卫·哈曼。四个月后,麦卡沃伊接到了哈曼打来的电话,通知他到电影《隔壁房间》中试镜,尽管初登银幕的麦卡沃伊只是出演了皮条客的儿子这样一个角色,但还是为他成功获得了苏格兰皇家音乐与戏剧学院的入学通知书。詹姆斯·麦卡沃伊
2001年,詹姆斯·麦卡沃伊出演了战争电视剧《兄弟连》中的一个小角色。之后,在2002年9月播出的电视剧《白牙》以及10月播出的电视剧《战地神探》中出演了配角。2003年,詹姆斯出演剧集《沙丘魔堡》,他饰演的莱托·亚崔迪公爵在全剧第二部分中登场。2004年,詹姆斯出演了爱情浪漫电影《情定温布尔登》中保罗·贝坦尼的弟弟卡尔一角。2004年,他分别出演了两部由BBC制作的悬疑题材电视剧《政局密云》和关注工薪阶层生活的《无耻之徒》,凭借在《无耻之徒》一剧中的表现,詹姆斯·麦卡沃伊提名了英国喜剧奖最佳电视喜剧新人奖,以及英国电影和电视艺术学院奖的新人奖。同一年,他还凭借在电影《生命的舞动》中的表现提名了第25届伦敦影评人协会奖最佳男演员奖。2005年,在奇幻电影《纳尼亚传奇：狮子,女巫和魔衣柜》一片中,詹姆斯·麦卡沃依饰演了“半羊人”图姆纳斯,凭借此电影中的表现他“第26届伦敦影评人协会奖”英国年度最佳男配角和2005年度《帝国》电影奖最佳新人奖的提名。11月7日,詹姆斯参演的4集电视剧《莎士比亚重现》在英国播出。2007年2月28日,詹姆斯出演的历史片《末代独裁》上映,他在片中饰演乌干达独裁者阿明的私人医生,在该片中的表现,使得他获得了“第60届戛纳电影节”的“肖邦奖·最佳新人男演员”。3月9日上映的爱情电影《成为简·奥斯汀》中,詹姆斯饰演了汤姆·勒弗罗伊一角。9月7日,詹姆斯在英国上映的悬疑爱情影片《赎罪》中饰演了罗比·特纳,凭借此获得了“第28届伦敦影评人协会奖”最佳英国男主角,2007年度“《帝国》电影奖”最佳男主角,并提名了“第65届金球奖”剧情类电影最佳男主角,“第21届欧洲电影奖”最佳男演员等奖项。11月10日,他主演的爱情电影《恋爱学分》上映。2008年2月29日,詹姆斯·麦卡沃伊参演的喜剧电影《真爱之吻》在美国上映,片中他饰演了为了钱而冒充没落贵族的强尼。6月,由他与安吉丽娜·朱莉合作主演的电影《通缉令》上映,片中饰演经历变故无奈加入杀手组织,开始复仇之路的韦斯利。2009年,詹姆斯在描述晚年托尔斯泰生活的传记电影《最后一站》中,饰演了列夫·托尔斯泰的助理沃伦蒂,也因此提名了“第14届金卫星奖”最佳男配角奖,该片2010年1月28日上映。2011年2月11日上映的动画电影《吉诺密欧与朱丽叶》中,詹姆斯·麦卡沃伊为吉诺密欧配音；4月由他参演的剧情电影《共犯》上映；6月詹姆斯在科幻电影《X战警：第一战》中首次饰演青年X教授,此前该角色由英国演员帕特里克·斯图尔特饰演；11月11日,由他配音出演的影片《亚瑟·圣诞》在英国上映。2013年3月15日,詹姆斯·麦卡沃伊主演动作电影《双雄》在英国上映,片中他饰演了勇猛果敢的警察麦克斯·莱温斯基；3月27日,他主演的悬疑影片《恍惚》上映；9月27日上映的影片《污垢》中,詹姆斯·麦卡沃伊饰演了一名贪污受贿,吸毒成瘾,亦正亦邪的苏格兰警察,凭借该片詹姆斯获得了“第16届英国独立电影奖”最佳男主角,“第34届伦敦影评人协会奖”年度英国男演员以及2013年度“《帝国》电影奖”最佳男主角。2014年5月23日电影《X战警：逆转未来》上映,片中詹姆斯·麦卡沃伊再次饰演了青年时期的X教授；9月26日由他与杰西卡·查斯坦共同主演的爱情电影《他和她的孤独情事》上映,此前该片分为男女不同角度的《他和她的孤独情事：他》和《他和她的孤独情事：她》。2015年,詹姆斯·麦卡沃伊在改编自玛丽·雪莱科幻小说的电影《维克多·弗兰肯斯坦》中饰演了“科学怪人”——维克多·弗兰肯斯坦。2016年5月27日上映的影片《X战警：天启》中,詹姆斯·麦卡沃伊第三次饰演了青年时期的X教授。2017年1月20日,由詹姆斯主演的惊悚影片《分裂》在美国上映,片中他饰演了24种多重人格精神分裂患者凯文,并凭借在该片中的表现获得2017年度圣地亚哥影评人协会奖最佳男主角。7月28日,詹姆斯搭档查理兹·塞隆主演的动作电影《极寒之城》上映。2018年3月23日,由詹姆斯配音出演的动画电影《吉诺密欧与朱丽叶2：夏洛克·糯尔摩斯》上映。詹姆斯在4月13日上映的惊悚电影《淹没》中饰演液压工程师詹姆斯·莫尔。2019年1月18日,参演由M·奈特·沙马兰执导的电影《玻璃先生》在北美上映；6月7日,参演的电影《X战警：黑凤凰》在美国上映；9月6日,参演的电影《小丑回魂2》在美国上映,片中饰演成年比尔。2022年3月,与凯伦·吉兰等联合出演电影《气泡剧组》；12月5日,主演的电视剧《黑暗物质三部曲第三季》在HBOMax播出。12月,参演电影《克拉伦斯之书》。2024年8月9日,主演的恐怖惊悚片《非礼勿言》将在北美上映。
2003年,詹姆斯·麦卡沃伊在出演电视剧《无耻之徒》时结识女演员安-玛莉·杜芙,并于2006年结婚。2010年,詹姆斯的儿子布兰登·麦卡沃伊出生。2016年,詹姆斯·麦卡沃伊与妻子发表联合声明结束婚姻关系。2022年2月,詹姆斯·麦卡沃伊在采访中透露自己已和丽莎·利伯拉蒂结婚了。
2012年5月28日,詹姆斯·麦卡沃伊参加了第四届足球援助赛,筹集的善款直接捐助给联合国儿童基金会,对世界贫困地区的儿童进行援助。6月8日,参与2012年伦敦第30届夏季奥林匹克运动会火炬传递。2014年6月,参与在老特拉福德球场举行的联合国儿童基金会举办的年度“SoccerAid”足球援助赛。
詹姆斯·麦卡沃伊在早年演出了几个凑凑合合的电视剧角色,在经历了大小肥皂剧的多重洗礼后,演技逐渐纯熟。从《沙丘魔堡》中初显成年男人的飒爽味道,形象开始逐渐鲜明；到《纳尼亚传奇：狮子,女巫和魔衣柜》《成为简·奥斯汀》中贴合的形象,英伦绅士的风范,詹姆斯将自己和角色完美的融合在一起；再到《末代独裁》中爆发式的展现了多层次演技；甚至还有在《赎罪》和《通缉令》中肌肉男,动作男的多样魅力展现,这一系列角色和塑造角色的过程仿佛正是麦克沃伊的真实写照。.2013年的电影《污垢》中,詹姆斯·麦卡沃伊完全靠着表演的力度扭转了自己白面书生的斯文帅哥形象,他的表演有时候甚至能比故事本身更能吸引观众看下去。2017年的电影《分裂》詹姆斯呈现出了质感精妙的表演,具有令人信服的能力。X战警角色海报剧照写真