James Farentino na początku lat 60. podpisał kontrakt ze studiem filmowym Universal. Swoją aktorską drogę zapoczątkował gościnnym udziałem w serialach: "Naked City", "The Alfred Hitchcock Hour", "The Defenders", "77 Sunset Strip", "Twelve O'Clock High". "Ben Casey", "Laredo", "The F.B.I.".

Po raz pierwszy na dużym ekranie zagrał w 1964 roku w horrorze Richarda Hilliarda "Psychomania" oraz komedii Joshuy Logana "Ensign Pulver". Za rolę Teda w komedii Briana G. Huttona "The Pad and How to Use It" otrzymał nagrodę Złotego Globu jako obiecująca nowa twarz filmowa. Występował również na scenie, a za rolę Stanleya Kowalskiego w sztuce "A Streetcar Named Desire" odebrał w 1973 roku światową nagrodę teatralną.

Wielką kreację stworzył w roli Szymona Piotra w biblijnym serialu Franco Zeffirellego "Jezus z Nazeretu", a za rolę był nominowany do nagrody Emmy. W pamięci telewidzów pozostanie także jako budzący niepokój lekarz Nicholas 'Nick' Toscanni w serialu TV "Dynastia".

W życiu prywatnym trzykrotnie rozwiedziony z Elizabeth Ashley, aktorką Michele Lee (z którą ma jednego syna Davida, który jest także aktorem) i aktorką Debrah Farentino. Dopiero czwarte małżeństwo (ze Stelli Farentino) okazało się szczęśliwe.

24 stycznia 2012 James Farentino po długiej chorobie zmarł  z powodu niewydolności serca w Cedars-Sinai Medical Center w Los Angeles, w Kalifornii.