James McKeen Cattell syntyi 20.toukokuuta 1860 Eastonissa, Pennsylvaniassa. Hänen isänsä oli Eastonissa sijaitsevan Lafayette Collegen rehtori, ja hänen perheensä tuki Cattellin koulutusta ja hänen varhaista haluaan matkustaa ja työskennellä ulkomailla.
kahdeksan vuotta sen jälkeen, kun Cattell oli hankkinut B. A.-tutkinnon Lafayette Collegesta vuonna 1880, hän opiskeli Euroopassa Leipzigissa ja Göttingenissä kuuluisan eurooppalaisen psykologin Wilhelm Wundtin johdolla. Muuttaessaan Englantiin Cattell työskenteli Sir Francis Galtonin kanssa, joka vaikutti häneen voimakkaasti. Cattell ihaili myös amerikkalaista psykologia ja filosofi William Jamesia. Palattuaan Yhdysvaltoihin Cattell työskenteli Johns Hopkinsin yliopistossa.
vuosina 1888-1891 Cattell hoiti Pennsylvanian yliopiston Philadelphian ensimmäistä psykologian professuuria. Hän teki suurimman henkilökohtaisen panoksensa thefield of psychology aikana 1891-1917, kun hän oli professori Columbian yliopistossa. Hän kuoli Lancasterissa Pennsylvaniassa 20. tammikuuta 1944.
Cattell vaikutti vahvasti ja pysyvästi psykologiaan ainakin kolmella tavalla. Hän aloitti uransa aikana, jolloin psykologia ja muut käyttäytymistieteet liittoutuivat filosofian kanssa. Cattell puolusti ajatusta, että psykologia ja muut käyttäytymistieteet, biologiset ja yhteiskuntatieteet voisivat jatkaa tiukkaa, objektiivista, tieteellistä tutkimusta. Hänen sysäyksensä joudutti käännekohtaa metodologisissa käytännöissä näillä tieteenaloilla. Jotkut sanovat, että Cattell luultavasti teki enemmän kuin kukaan muu hänen aikaa edistää kehitystä käyttäytymisen ja biologisten tieteiden Yhdysvalloissa.
Cattell osoitti omassa työssään tieteellisen lähestymistavan kankeuden tutkiessaan lukemista ja havaitsemista, psykofysiikkaa, yksilökohtaisia eroja ja yksilöiden reaktioaikoja erilaisiin ärsykkeisiin. Esimerkkejä hänen tutkimuksistaan, joita hän vielä nykyään mainitsee, ovat se, että silmät hyppivät lukiessaan, että painetut sanat havaitaan vasta, kun silmät ovat pysähdyksissä, että monet sanat voidaan oppia ja muistaa helpommin ja täsmällisemmin kuin useimmat kirjaimet ja että sanoja ja lauseita voidaan lukea vain sekunnin murto-osassa.
toiseksi Cattell kannatti sitä, että tieteellisiä tutkimustuloksia voitaisiin ja tulisi hyödyntää käytännössä. Hänen johtopäätöksensä esimerkiksi lukemisen tutkimisesta yhdessä muiden reaktioajan kanssa mullistivat joitakin opetuskäytäntöjä, kuten lukemisen ja oikeinkirjoituksen opetusmenetelmiä. Vuonna 1921 Cattell perusti, ja monta vuotta toiminut puheenjohtajana, Psychological Corporation, ensimmäinen monista ryhmistä soveltamalla psykologisia tekniikoita käytännössä. Psychological Corporation tuli ja pysyi johtajana testien kehittämisessä käytettäväksi koulutuksessa ja teollisuudessa.
kolmanneksi Cattell teki jäljen historiaan palvelemalla ammattijärjestöjä ja-lehtiä. Hän oli yksi American Psychological Associationin ja useiden muiden tieteellisten seurojen perustajista. Hän perusti ja julkaisi useita tieteellisiä lehtiä, kuten Psychological Review, Science, Scientific Monthly, School and Society ja The American Naturalist. Hän myös laati ja julkaisi American Men of Science and Leaders in Education-lehden ensimmäisen ja myöhemmän painoksen.