เจมส์ คานน์ เริ่มอาชีพนักแสดงตั้งแต่เป็นวัยรุ่น เริ่มจากแสดงละครเวที ก่อนเข้าสู่วงการภาพยนตร์เมื่อปี 1969 จากการปั้นของผู้กำกับ ฟรานซิส ฟอร์ด คอปโปล่า เรื่อง The Rain People โดยตลอดเวลากว่า  50 ปีที่ผ่านมา เขามีผลงานที่อยู่ในความทรงจำของแฟนภาพยนตร์มากมาย ตั้งแต่ภาพยนตร์คาวบอยคลาสสิก El Dorado (1966) ที่เขาร่วมแสดงกับ จอห์น เวน และ โรเบิร์ท  จนถึงหนังสยองขวัญ Misery, หนังตลกเรื่อง Elf และ Dick Tracy เป็นต้น

เขาเคยได้รับการเสนอชื่อชิงรางวัลลูกโลกทองคำ 4 ครั้ง เอ็มมี่ 1 ครั้ง และออสก้าร์ 1 ครั้งจากบท ซันนี คอร์ลีโอเน่ ลูกชายคนโตของ ดอน คอร์ลีโอเน่ (มาร์ลอน แบรนโด) ในภาพยนตร์คลาสสิก The Godfather ผลงานของผู้กำกับ ฟรานซิส ฟอร์ด คอปโปล่า เมื่อปี 1972

เจมส์ คานน์ เคยแต่งงานและหย่าร้างรวมสี่ครั้ง โดยครั้งล่าสุดกับ ลินดา สต็อคส์ (1995-2009) มีลูกห้าคน รวมถึง สก็อตต์ คานน์ นักแสดงที่มีชื่อเสียงจากภาพยนตร์เรื่อง Ocean’s Eleven และซีรีย์ Hawaii Five-0 ของ ซีบีเอส.