James Milne, connu plus tard sous le nom de James Mill, est né à Northwater Bridge, dans la paroisse de Logie Pert, Angus, Écosse, fils de James Milne, cordonnier et petit fermier. Sa mère, Isabel Fenton, issue d’une famille qui avait souffert d’un lien avec le soulèvement des Stuart, décida qu’il devait recevoir une éducation de premier ordre, et après l’école paroissiale, ils l’envoyèrent à l’Académie de Montrose, où il resta jusqu’à l’âge inhabituel de dix-sept ans et demi. Il entre ensuite à l’université d’Édimbourg, où il se distingue comme spécialiste du grec.

En octobre 1789, il est ordonné ministre de l’Église d’Écosse, mais ne rencontre guère d’autres succès. Selon l’Autobiographie de John Stuart Mill, son père, bien qu' »éduqué dans le credo du presbytérianisme écossais, avait par ses propres études et réflexions été très tôt amené à rejeter non seulement la croyance en la Révélation mais les fondements de ce qu’on appelle communément la Religion naturelle. » De 1790 à 1802, tout en subvenant à ses besoins grâce à divers tutorats, il poursuit diverses études historiques et philosophiques. N’ayant que peu de perspectives de carrière en Écosse, il se rend à Londres en 1802, en compagnie de Sir John Stuart of Fettercairn, alors député du Kincardineshire, et se consacre à son œuvre littéraire. De 1803 à 1806, il est rédacteur en chef d’un périodique ambitieux, le Literary Journal, qui tente de donner une vue synthétique de tous les principaux départements de la connaissance humaine. Pendant cette période, il a également édité le St James’s Chronicle, publié par le même propriétaire. En 1804, il écrit un pamphlet sur le commerce du maïs, dans lequel il s’oppose à un tarif douanier (ou « prime ») sur l’exportation des céréales. En 1805, il publie une traduction (avec des notes et des citations) d’un essai sur l’esprit et l’influence de la Réforme de Luther par Charles de Villers sur la Réforme, ainsi qu’une attaque sur les prétendus vices du système papal. Vers la fin de cette année, il commença à travailler sur L’histoire de l’Inde britannique, qui devait l’occuper pendant douze ans plutôt que les trois ou quatre auxquels il s’attendait.

Cette même année, il épousa Harriet Burrow, dont la mère, veuve, tenait ce qui était alors connu comme un établissement pour aliénés à Hoxton. Ils prirent une maison à Pentonville où leur fils aîné John Stuart Mill naquit en 1806.

En 1808, il fit la connaissance de Jeremy Bentham, qui était de vingt-cinq ans son aîné, et pendant de nombreuses années son principal compagnon et allié. Il adopte les principes de Bentham dans leur intégralité et décide de consacrer toute son énergie à les faire connaître au monde. Entre 1806 et 1818, il écrit pour l’Anti-Jacobin Review, la British Review et l’Eclectic Review, mais il n’y a aucun moyen de retracer ses contributions. En 1808, il a commencé à écrire pour la plus importante Edinburgh Review, à laquelle il a contribué régulièrement jusqu’en 1813, son premier article connu étant « Money and Exchange ». Il a également écrit sur l’Amérique espagnole, la Chine, Francisco de Miranda, la Compagnie des Indes orientales et la liberté de la presse. Dans l’Annual Review de 1808, on retrouve deux de ses articles – une « Review of Fox’s History », et un article sur « Bentham’s Law Reforms », probablement sa première notice publiée sur Bentham. En 1811, il coopère avec William Allen (1770-1843), un quaker et chimiste, dans un périodique appelé The Philanthropist. Il contribue largement à chaque numéro – ses principaux sujets étant l’éducation, la liberté de la presse et la discipline en prison (sous laquelle il expose le Panopticon de Bentham). Il a lancé de puissantes attaques contre l’Église à l’occasion de la controverse sur Bell et Lancaster, et a pris part aux discussions qui ont abouti à la fondation de l’Université de Londres en 1825. En 1814, il rédigea un certain nombre d’articles, contenant une exposition de l’utilitarisme, pour le supplément de la cinquième édition de l’Encyclopædia Britannica, les plus importants étant ceux sur la « Jurisprudence », les « Prisons », le « Gouvernement » et le « Droit des gens ».

L’Histoire de l’Inde britannique fut publiée en 1818, et obtint un grand succès immédiat et durable. Elle entraîna un changement correspondant dans la fortune de l’auteur, et l’année suivante, il fut nommé fonctionnaire à l’India House dans l’important département de l’examinateur de la correspondance indienne. Il gravit progressivement les échelons jusqu’à ce qu’en 1830, il soit nommé chef du bureau, avec un salaire de 1900 £, porté en 1836 à 2000 £. Son grand ouvrage sur l’économie, les Éléments d’économie politique, paraît en 1821 (3e édition révisée en 1825).

De 1824 à 1826, Mill rédige un certain nombre d’articles pour la Westminster Review, l’organe du parti radical, dans lesquels il attaque les Edinburgh and the Quarterly Reviews, ainsi que l’establishment ecclésiastique. En 1829 paraît l’Analysis of the Phenomena of the Human Mind. De 1831 à 1833, Mill a été largement occupé à défendre la Compagnie des Indes orientales, au cours de la controverse qui a accompagné le renouvellement de sa charte, il était en vertu de sa fonction le porte-parole de sa Cour des directeurs. Pour la London Review, fondée par Sir William Molesworth en 1834, il rédigea un article remarquable intitulé « The Church and its Reform », beaucoup trop sceptique pour l’époque et qui blessa la Westminster Review. Mill lui-même était athée. Son dernier livre publié fut le Fragment on Mackintosh (1835).