Родился 9 мая 1860 в Кирримьюре (графство Форфаршир, Шотландия). Был девятым ребенком в семье. Отец работал на ткацкой фабрике. Начальное образование получил в Кирримьюре и Форфаре.
Когда Джеймсу Барри исполнилось семь лет, его брат Дэвид умер в результате несчастного случая. После смерти любимого сына мать писателя впала в депрессию. Барри всеми силами пытался завоевать любовь матери. Это чувство он пронес через всю свою жизнь. Позднее Барри написал автобиографию и посвятил ее своей матери.
В возрасте 13 лет Джеймс был отправлен в школу-пансион. Именно в школе проявилась его страсть к театру. Он много читал. Майн Рид, Фенимор Купер, Жуль Верн стали самыми любимыми писателями юноши.
По прохождении подготовительного курса Джеймс Берри был зачислен в Эдинбургский университет, который окончил в 1882 году. С января 1883 по октябрь 1884 работал журналистом в редакции газеты «Ноттингем Джорнэл». В 1885 отправился в Лондон, как начинающий писатель.
Он стал писать небольшие юмористические рассказы, некоторые из них печатались в газете «The Pall Mall Gazette». Почти сразу он начинает писать уже полноценные романы. В 1888 году он опубликовал серию повестей из деревенской жизни "Идиллия Старого Линча" и роман "Когда человек один". Затем Барри написал любовно-психологические романы "Сентиментальный Томми" и "Томми и Гретцель". Спустя некоторое время Джеймс Барри обратился к драматургии, и его пьесы, такие как "Мери Роуз", "Замечательный Крихтон", "Кволити-стрит", "Что знает каждая женщина", сыграли заметную роль в возрождении английского театра в начале ХХ века. Среди самых известных произведений для детей - литературная сказка Джеймса Барри "Питер Пэн и Венди". Спустя три года после публикации первого романа свет увидел знаменитый «Маленький министр» (Little Minister). Впоследствии была написана одноименная пьеса. Как раз во время ее постановки  на сцене театра Джеймс познакомился со своей будущей женой Дженет Данбн (Janet Dunbar).
После 1900 Барри пишет книги для детей, состоящие из рассказов о Питере Пэне, и пьесы о мальчике, который не хотел становиться взрослым.
В 1913 Джеймс Барри  удостоен титула барона, а в 1922 был награжден орденом "За заслуги", в 1919–1922 стал ректором Сент-Эндрусского университета, в 1930–1937 – канцлером Эдинбургского университета; с 1928 был президентом «Общества литераторов».
Скончался 3 июня 1937 года в Лондоне.