James Williamson urodził się 8 listopada 1855 r. w Rathhead. Do 1868 roku mieszkał w Edynburgu, później żył w Londynie, gdzie zdobył zawód aptekarza. Od 1877 roku mieszkał w Eastry w hrabstwie Kent. Tam pracował jako aptekarz, tam również się ożenił. Później przeniósł się z rodziną do Hove, gdzie także prowadził aptekę.
Amatorsko zajmował się fotografią i tą drogą zainteresował się filmem. Pierwsze doświadczenia w tym zakresie przeprowadzał w 1894 roku, swój pierwszy film nakręcił w 1897 roku, a rok później pewnie wkroczył na powstający rynek filmowy z kamerą, którą wykonał z pomocą Alfreda Darlinga.
W filmie "Attack on a China Mission" (styczeń 1901) jako pierwszy filmowiec przeskakiwał z jednego ujęcia do drugiego dla osiągnięcia efektu dramatycznego. W nakręconym dziewięć miesięcy później "Stop Thief" dla przedstawienia pościgu wykorzystał więcej niż jedno ujęcie. Z kolei "A Reservist, Before the War, and After the War" (1902), dramat o biedzie dotykającej żołnierza powracającego z wojny, zalicza się do najważniejszych filmów rodzącej się brytyjskiej kinematografii.
Obsadę do swoich filmów James Williamson rekrutował spośród swojej rodziny i przyjaciół. Biznes rozwijał się na tyle pomyślnie, że w 1902 roku w Hove mogła powstać Williamson Kinematograph Company. W 1907 roku jego syn Alan założył oddział firmy w Nowym Yorku. Jednak zmieniająca się sytuacja na rynku filmowym sprawiła, że James w 1909 roku wycofał się z branży. Rok później założona przez niego firma zmieniła siedzibę (nową został Londyn) i zajęła się produkcją kamer.
Sam James Williamson już się filmami nie zajmował. Zmarł na atak serca 18 sierpnia 1933 roku w Richmond.