Роден е на 6 април, 1928 година во Илиноис, Чикаго. Тој бил директор, претседател, а потоа и канцелар на Лабораторијата Колд Спринг Харбор (CSHL), еден од водечките биолошки институти во светот.
Вотсон во голема мера го подигнал нивото на финансирање и истражување на „CSHL“, претворајќи го во лидерски истражувачки центар за молекуларна биологија. Подоцна, тој го префрлил акцентот на истражување и проучување на ракот.
Вотсон докторирал на Универзитетот во Индијана, а една деценија подоцна, во 1962 година, ја добива Нобеловата награда за физиологија и медицина, која ја дели со Френсис Крик и Морис Вилкинс, за нивното откритие на молекуларната структура на деоксирибонуклеинска киселина (ДНК) и влијанието на трансферот на информации во живите системи.
Вотсон долго време предавал на Универзитетот Харвард, каде што добива серија на академски титули, од доцент, вонреден професор, до редовен професор по биологија. Тој продолжил да предава на Универзитетот Харвард и по неговото назначување за директор на „CSHL“.
Вотсон напишал многу научни книги, меѓу кои книгата „Молекуларна биологија на генот“ (Molecular Biology of the Gene,1965) и неговата најпродавана книга „Двојниот Хеликс“ (The Double Helix, 1968) за откривањето на структурата на ДНК.
Настрана од Нобеловата награда во 1962 година, Вотсон има добиено безброј други признанија и награди, вклучувајќи го „CSHL“ почестниот медал за двојна спирала во 2008 година и медалот „Бенџамин Френклин“ за истакнати постигнувања во науките во 2001 година.