James Marsden đến với điện ảnh khá trễ vì rất coi trọng việc học hành do cha anh là 1 giáo sư động vật học nên sau khi tốt nghiệp trường phổ thông Putnam City North, anh thi đậu vào trường ĐH Oklahoma State. Năm 1991 trong khi cùng gia đình đi nghỉ mát tại Hawaii, anh may mắn gặp diễn viên nổi tiếng Kirk Cameron và được Kirk giới thiệu đóng phim và sự nghiệp điện ảnh của anh bắt đầu. Mới đầu, anh chỉ tham gia đóng vai phụ trong 1 số phim không mấy nổi tiếng. Đến năm 2000 thì sự nghiệp điện ảnh của anh đã có 1 bước nhảy vọt khi anh đã vượt qua nhiều ứng cử viên nặng ký để được chọn làm diễn viên đóng vai nhân vật Người Khổng lồ 1 Mắt (Cyclops) trong bộ phim khá ăn khách lúc bấy giờ là Dị Nhân. Và anh đã hoàn thành vai diễn rất xuất sắc.