Figlio di un professore di etologia dell'Università del Kansas, James si è diplomato alla Putman City North High School e ha frequentato l'Oklhaoma State University, studiando giornalismo. Nel 1991, grazie all'incontro con l'attore Kirk Cameron, che gli consiglia vivamente di trasferirsi a Los Angeles e cominciare a recitare, debutta nel film per la tv 'In the Line of Duty: Ambush in Waco' (1993) di Dick Lowry.
Da quel momento in poi, gli sono aperte tutte le serie televisive: 'Bayside School' (1993-2000), 'La Tata' (1993-1999), 'Papà Noè', nonché 'Il tocco di un angelo' (1994-2003).
Nel 1994 conquista finalmente una piccola nicchia nel grande schermo apparendo nella pellicola "No dessert, Dad, Till You Mow the Lawn" di Howard McCain.
Arriva al successo grazie a Bryan Singer che lo inserisce nell'intera trilogia degli "X-Men" (2000-2003-2006) con il ruolo del mutante Cyclops.
Il tutto coincide con il matrimonio con l'attrice Lisa Linde dalla quale ha due figli: Jack e Mary James.
Nel 2001 è la volta de "Le insolite sospette" (2001) di Francine McDougall, e l'anno successivo è protagonista in "Intestate 60" (2002) di Bob Gail, un on-the-road su un ragazzo in cerca di se stesso.
Nel 2004 è l'antagonista amoroso di Ryan Gosling in "Le pagine della nostra vita" di Nick Cassavetes, e veste i panni di Richard White in "Superman Returns" (2006) ancora per la regia di Bryan Singer.
Ultimamente è un principe che lotta contro la strega Susan Sarandon in "Come d'Incanto" (2007).