U školi nije bio osobito uspješan. Tek je s trinaest godina počeo pokazivati nadarenost za matematiku. Ubrzo je počeo pokazivati zanimanje za optičke instrumente, brodske kompase i teleskope. Kao osobito nadaren mehaničar u dvadesetoj je godini dobio mjesto laboranta na sveučilištu u Glasgowu.

U to vrijeme čovjeku je za obavljanje poslova na raspolaganju bila jedino životinjska snaga. Doduše, već su se pojavili prvi nezgrapni i nesavršeni parni strojevi. U Glasgowu se Watt prvi put susreo s modelom Newcomenovog stroja koji je pokretao parnu sisaljku. Uviđajući nedostatke toga stroja James Watt uspio je 1765. konstruirati svoj prvi djelotvorni model.

Dizajnirao je posebnu odvojenu komoru za parni stroj koja je sprečavala goleme gubitke pare u cilindru i unaprijedio zračne uvjete. Patentirao je i nekoliko drugih izuma, uključujući i rotacijski stroj za pokretanje raznih industrijskih pogona.

Iako se Watt poslije suočavao s mnogobrojnim nedaćama, njegov je parni stroj konačno prodro u tvornice i izazvao tehnološku revoluciju. U njegovu je čast jedinica električne snage nazvana Watt.

Slavni izumitelj umro je 1819. u Heatfieldu. Na njegovom grobu u Vestminsterskoj crkvi piše: "Uzdizao se visoko među najslavnijim znanstvenicima i dobrotvorima čovječanstva".