James Ephraim Lovelock nació en Letchworth Garden City el 26 de julio de 1919.
Estudió química en la Universidad de Manchester, estudios tras los cuales obtuvo un puesto de investigación médica con el Medical Research Council en Londres. En 1948 obtuvo el doctorado en medicina en el Colegio de Londres de Higiene y Medicina Tropical.
Más tarde viajó a Estados Unidos, donde llevó a cabo diversas investigaciones en la Universidad de Harvard, el colegio de medicina de la Universidad de Baylor y en la Universidad de Yale. En esta última desarrolló su invento más famoso: el detector de captura de electrones, patente del cual entregó a Estados Unidos. Este invento permitía detectar componentes tóxicos en zonas tan remotas como la Antártida.
En su retorno a Inglaterra se dedicó a la investigación independiente. Su principal habilidad se basaba en solucionar problemas técnicos y científicos planteados por diversas compañías, como la NASA. En el campo de la divulgación destaca por su hipótesis o teoría de Gaia, según la cual el planeta Tierra es un organismo viviente con capacidad de autorregularse para permitir que haya vida en su seno. Esta teoría le llevo muchos años de su vida, hasta que finalmente fue aceptada y reconocida mundialmente.