Джеймс Франко родился в Пало-Альто, штате Калифорния. Его родители встретились когда учились в Стэнфордском университете. Дуглас Франко, отец Джеймса, наполовину португалец и наполовину швед по происхождению. А Бетси, мать Франко, еврейка, потомок иммигрантов из России. Франко вырос в Калифорнии со своими двумя младшими братьями, Томом и Дэйвом, последний из которых тоже актер. В 1996 году он окончил среднюю школу Пало-Альто, где впервые попробовал себя в роли актера в школьных спектаклях. Сразу же после окончания школы он поступил в Университет Калифорнии в Лос-Анджелесе (UCLA). 

После 15 месяцев обучения, он начал ходить на прослушивания в Лос-Анджелесе, немного позже он получил одну из главных ролей в не долгожившем, но хваленном критиками сериале "Чудики и чокнутые". Его первым крупным фильмом, была романтическая комедия "Любой ценой". Впоследствии его утвердили на главную роль в биографический фильм о Джеймсе Дине. Для того чтобы перевоплотиться в Дина, Джеймс начал выкуривать по 2-е пачки сигарет в день (до этого он не курил вообще), перекрасился в блондина, научился ездить на мотоцикле и выучился игре на гитаре и бонго. Несмотря на то что Франко был поклонником Дина, он боялся сыграть слишком убедительно и потеряться в тени легенды. За роль в этом фильме Франко получил "Золотой глобус" и был номинирован на "Эмми" и "Премию Гильдии Актеров (SAG)".

Далее карьера актера начала развиваться стремительно. Он снялся в большом количестве разных фильмов. Джеймс это актер, который не боится нового, он всегда стремится раскрыть своего персонажа полностью, что ему явно удается. Франко имеет одну номинацию на "Оскар" за фильм 127 часов.