Narodil sa 19. Januára 1736 v škótskom meste Greenocku, v rodine tesára. V škole ha zaujímala fyzika a matematika, v ostatných predmetoch neveľmi prospieval. Túžil po vyššom školskom vzdelaní, ale rodina si to namohla dovoliť. Po dlhých úvahách rozhodol sa vyučiť jemnej mechanike, povolanie, ktoré ho, vzhľadom na jeho chatrné telesné zdravie, nevyčerpávalo. V roku 1754 sa začal v Glassgove učiť za optika a mechanika. Po roku učenia odišiel k výrobcovi matematických prístrojov Morganovi do Londýna, kde sa naučil mnoho vecí, a čoskoro vynikol prednosťou a dôkladnosťou vo všetkých mu zverených prácach. V roku 1757 získal miesto univerzitného mechanika v Glassgove. Našiel tu dobre vybavený fyzikálny kabinet a popri práci aj podmienky pre ďalšie štúdium, fyzikálne a chemické pokusy. Myšlienkou na parný stroj sa Watt začal zaoberať po dvojročnom pobyte na univerzite, zatiaľ však bezvýsledne. Keď mu potom zverili opravu modelu Neuromenovho parného prístroja. Nielenže ho opravil, ale pokúsil sa ho aj vylepšiť.

Všimol si, že kotlík stroja dodával paru iba na niekoľko zdvihov piesta a potom stroj musel čakať, kým sa v kotlíku vytvorila nová para. Niekoľko mesiacov intenzívne premýšľal a začiatkom roku 1765 našiel riešenie problému: paru treba zrážať nie priamo v parnom valci, ale v inej, s valcom spojenej nádobe. Tak vynašiel Watt kondenzátor a vzápätí, keď valec uzatvoril na oboch stranách vekami, dvojčinný parný stroj. Pravda, Watt netušil, aké obrovské ťažkosti bude treba prekonať, kým sa jeho myšlienky uskutočnia. V tej dobe bolo veľmi ťažké nájsť mechanika, ktorý dokázal pracovať presne podľa výkresu pomerne zložitého stroja a ani obrábacie stroje neboli dostatočne presné. Stavba prvých modelov Wattovho parného prístroja skončila neúspechom. Watt ostal bez peňazí a v tejto situácii prijal finančnú pomoc lekára a priemyselníka dr. Roebucka, ktorý si však vymienil patentnú ochranu a dve tretiny zisku. V roku 1769 bol Wattovi konečne udelený patent na ,, nový spôsob zníženia spotreby pary a paliva v ohňových strojoch ", ale stroj postavený podľa patentu opäť sklamal.

Na vine bolo nielen nedokonalé tesnenie dôležitých častí stroja, ale aj nevhodnosť použitého materiálu. Vzápätí sa Watt rozišiel so svojím spoločníkom, ktorý predal svoj podiel továrnikovi Boultonovi. V jeho osobe nešiel Watt opäť plnú podporu pre svoje pokusy a vynálezy, a neskôr sa stal jeho spoločníkom v novej továrni na výrobu parných strojov. Watt neúnavne pracoval na zdokonalení svojho vynálezu, ktorý mu priniesol už toľko sklamania. V roku 1775 sa podarilo zhotoviť najdôležitejšiu súčiastku - parný valec, ktorý naozaj pracoval, a tak továreň zhotovila prvý parný stroj a o rok neskôr už dva. Stroje pracovali dobre a vyvolali veľký ohlas. Čoskoro sa továreň pripravila na hromadnú výrobu.

Veľký úspech neovplyvnil život skromného človeka, akým bol Watt. Ďalej sa venoval svojím vynálezom. Tak v roku 1780 vynašiel kopírovací lis, o dva roky neskôr pridal k parnému stroju zotrvačník a o ďalšie dva odstredivý regulátor. V roku 1985 skonštruoval Wattov spolupracovník Murdock posúvač na rozvod pary vo valci, a tým sa vývoj prvého upotrebiteľného parného stroja skončil. Počas svojho plodného života vytvoril James Watt veľa ďalších vynálezov a dal podnet k zavedeniu jednotnej sústavy mier a váh. Za jeho zásluhy sa mu dostalo na sklonku života mnohých pôct. Z nich najvýznamnejšie sú: členstvo Francúzskej akadémii vied, v Kráľovskej vedeckej spoločnosti v Londýne, čestný doktorát Glassgovskej univerzity a ďalšie. Watt bol dva razy ženatý. Z prvého manželstva pochádza päť detí, z druhého dve, ktoré však zomreli v útlom veku. Tesne pred smrťou mu ponúkli povýšenie do šľachtického stavu, ale Watt odmietol. Zostal verný svojmu prostému pôvodu a tvorivej práci, ktorú miloval nadovšetko.

Zomrel 19.augusta 1819 v Heathfielde.