เจมส์ ถูกคัดเลือกเป็นคนแรกในดราฟปี พ.ศ. 2546 (ค.ศ. 2003) โดยทีมคลีฟแลนด์ คาวาเลียส์ เขาได้รับความสนใจจากสาธารณชนอย่างมากถึงกับได้เซ็นสัญญารองเท้ากับไนกี (Nike) มูลค่า 90 ล้านดอลลาร์สหรัฐก่อนที่จะเล่นในเอ็นบีเอเกมแรกด้วยซ้ำ และเขาก็ไม่ทำให้แฟนผิดหวังเมื่อทำได้เฉลี่ยตลอดฤดูกาล 20.9 แต้ม 5.4 รีบาวด์ 5.9 แอสซิสต์ และได้รับรางวัลผู้เล่นใหม่ยอดเยี่ยม (Rookie of the Year) แต่ทีมก็ไม่ได้เข้าเล่นในเพลย์ออฟ

เลอบรอน เจมส์ เป็นเพื่อนสนิทกับ CARMELO ANTHONY จากทีม เดนเวอร์ นักเก็ต และ DWYANE WADE จากทีม ไมอามี ฮีท ปี พ.ศ. 2546ช่วงหมดฤดูกาลเขาเข้าร่วมเล่นในทีมโอลิมปิกของสหรัฐอเมริกาที่กรุงเอเธนส์ ประเทศกรีซ จากทักษะที่ได้เรียนรู้ในฤดูกาลต่อมาเจมส์เป็นคนแรกที่ทำ 10 คะแนน 10 รีบาวด์ และ 10 แอสซิสต์ (หรือ ทริปเปิล-ดับเบิล) ในเกมที่อายุน้อยที่สุด และทำคะแนน 50 แต้มในเกมเดียวที่อายุน้อยที่สุดอีกด้วย แต่ทีมคาวาเลียส์ก็ยังเข้ารอบเพลย์ออฟไม่ได้

ในฤดูกาล 2005-06 คาวาเลียส์ได้ผู้เล่นใหม่มาเสริมทีมอาทิเช่น ลาร์รี ฮิวส์ (Larry Hughes) แฟนและนักข่าวต่างหวังว่าเจมส์จะสามารถนำทีมเข้าเพลย์ออฟได้ในปีนี้

ในฤดูกาล 2009-10ทีมคาวาเลียส์มีลุ้นได้แชมป์NBA PLAYOFF 2010 ซึ่งมีตัวเก่งอย่าง FORWARDดาวรุ่ง เจเจฮิกสัน PG mo wililem แต่สุดท้ายก็แพ้ให้กับคู่ปรับร่วมสายอย่าง บอสตันเซลติก

ฤดูกาล 2010- 2011 เลอบรอน เจมส์ หมดสัญญากับทีมคลีฟแลนด์ คาวาเลียส์ และได้เซ็นสัญญา 6 ปีกับทีม Miami Heat เช่นเดียวกับ Dwyane Wade และ Chris Bosh