เจมส์ วัตต์ เกิดใน กรีนนอค (Greenock) เมืองท่าของ อ่าวไคลด์ (Firth of Clyde) พ่อชื่อ โทมัส วัตต์ เป็นช่างไม้และช่างต่อเรือผู้เป็นเจ้าของเรือและรับเหมางานช่าง มารดาเป็นผู้มีการศึกษาจากตระกูลผู้ดี ทั้งคู่เป็นคริสเตียนที่เคร่งครัด แต่ฐานะทางครอบครัวค่อนข้างยากจน เขาจึงต้องเรียนแบบโฮมสคูลโดยมีมารดาเป็นผู้สอน เขาถนัดคณิตศาสตร์ และสนใจเทววิทยาของสกอตแลนด์ แต่อ่อนวิชาภาษาละตินและภาษากรีกโบราณ แต่เขาก็ได้รับพื้นฐานงานช่างจากการช่วยงานของบิดา [1]

มารดาของวัตต์เสียชีวิตเมื่อวัตต์อายุ 17 ปี และบิดาก็เริ่มสุขภาพไม่ดี เขาจึงไปหางานทำที่กลาสโกว์ (Glasgow) ได้งานผู้ช่วยช่างในร้านทำเครื่องใช้แห่งหนึ่ง โดยหลังเลิกงานยังเรียนต่อในช่วงเย็นถึงค่ำ การโหมงานและเรียนทำให้สุขภาพของวัตต์อ่อนแอมาก ทำให้เขาต้องลาออกจากงานและเดินทางไปลอนดอนเพื่อเรียนการผลิตเครื่องชั่งตวงวัด (Measuring instrument making) เมื่อเรียนอยู่ได้ 1 ปี ระหว่างนั้นได้เกิดสงครามยุโรปขึ้น รัฐบาลเกณฑ์ชายหนุ่มเข้าฝึกทหาร แต่วัตต์ไม่ชอบสงคราม จึงได้กลับกลาสโกว์ สกอตแลนด์ ตั้งใจจะตั้งต้นธุรกิจเครื่องชั่งตวงวัดของตน แต่เนื่องจากขาดคุณสมบัติ เพราะกฎหมายของเมือง ต้องจดทะเบียนกับสมาคมพ่อค้า ซึ่งผู้จดทะเบียนได้ต้องเป็นบุตรของพ่อค้า หรือเคยฝึกงานอย่างน้อย 7 ปี สมาคมช่างกลาสโกว์ (Glasgow Guild of Hammerman) วัตต์จึงถูกระงับใบอนุญาต แม้ว่าไม่มีช่างทำเครื่องชั่งตวงวัดที่มีความแม่นยำในสกอตแลนด์ก็ตาม ทำให้วัตต์ต้องหางานอย่างอื่นทำ

ในที่สุด วัตต์พ้นทางตันโดยศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยกลาสโกว์ให้โอกาสวัตต์ทำงานในตำแหน่ง พนักงานผู้ช่วยศาสตราจารย์ (ช่างซ่อมเครื่องมือ) ทำหน้าที่ดูแล ประดิษฐ์และซ่อมบำรุงเครื่องมือ เครื่องจักร สื่อการสอน โดยได้รับค่าจ้างปีละ 35 ปอนด์ วัตต์ได้ตั้งร้านและโรงงานขนาดเล็กภายในมหาวิทยาลัยนั้นเองเมื่อปี พ.ศ. 2300 ซึ่งหนึ่งในศาสตราจารย์เหล่านั้น โจเซฟ แบล็ค (Joseph Black) นักฟิสิกส์เคมีชาวสกอตซึ่งเป็นผู้ค้นพบว่าอากาศประกอบด้วยสารหลายชนิดและค้นพบก๊าซคาร์บอนไดอ็อกไซด์ ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นเพื่อนสนิทและที่ปรึกษาของเขา

ทำให้เขาประสบความสำเร็จในการพัฒนาผลงานดั้งเดิมของนักวิทยาศาสตร์รุ่นพี่ให้ใช้งานได้อย่างสมบูรณ์ที่สุด