Nascut in 21 aprilie 1979 in Port Glasgow, Scotia, McAvoy a urmat cursurile unei scoli catolice, cochetand pentru o scurta perioada cu ideea de a deveni preot. A fost membru al teatrului pentru tineri PACE in timpul studiilor la Royal Scottish of Music and Drama unde a absolvit in anul 2000.
Primul rol l-a obtinut in 1995 in filmul The Near Room urmat de Regeneration in 1997 si mini seria Band of Brothers (Camarazi de Razboi) produsa de Steven Spielberg. In 2003 preia personajul Leto Atreides al II-lea in seria Children of Dune (Copiii Dunei) adaptat dupa romanele lui Frank Helbert. In acelasi an isi face aparitia in cateva episoade din Early Doors si State of Play (Stare de Fapt). Pentru rolul din serialul Shameless din 2004 primeste o nominalizare la British Comedy Award pentru Best TV Newcomer. Mai apare in cateva productii printre care Wimbledon, ShakespeaRe-told, Penelope - o comedie romantica alaturi de Christina Ricci si Cronicile din Narnia: Leul, Vrajitoarea si Dulapul unde il intruchipeaza pe faunul Mr. Tumnus.
In 2006 primeste rolul doctorului Garrigan in The Last King of Scotland (Ultimul Rege al Scotiei), o adaptare dupa romanul cu acelasi nume al lui Giles Foden ce prezinta lumea Ugandei sub dictatura lui Idi Amin. Tot in 2006 McAvoy obtine rolul principal din Starter for 10 bazat pe romanul lui David Nicholls pentru care este recompensat cu premiul Rising Star in cadrul editiei din 2006 a premiilor BAFTA.
Anul 2007 ii aduce doua roluri importante: in filmul Becoming Jane (Jane), o drama romantica inspirata din viata celebrei scriitoare Jane Austen in tinerete, interpretata de Anne Hathaway si in Atonement (Remuscare) a adaptare dupa premiatul roman al lui Ian McEwan in care o are ca partenera pe Keira Knightley. Pentru rolul lui Robbie Turner din Atonement McAvoy este nominalizat la Globurile de Aur.
Filmul Wanted lansat in iunie 2008 ii aduce rolul lui Wesley Gibson, un tanar de 25 de ani caruia ii este oferita oportunitatea de a continua munca tatalui sau, fost lider unei organizatii de asasini. McAvoy joaca impreuna cu Morgan Freeman si Angelina Jolie. The Last Station, o productie bazata pe romanul lui Jay Parini despre ultimul an din viata lui Leo Tolstoi ii da ocazia actorului de a lucra alaturi de sotia sa, Anne-Marie Duff.
McAvoy a inceput filmarile pentru The Conspirator si urma sa lucreze la productia I'm with Cancer, dar a renuntat, fiind inlocuit de Joseph Gordon-Levitt.
James McAvoy, care a primit o nominalizare la premiul BAFTA pentru cel mai bun actor într-un rol secundar din Ultimul rege al Scoției, o nominalizare la Globul de Aur pentru performanța lui din filmul Atonement, o nominalizare la Premiile Satellite pentru cel mai bun actor secundar în The Last Station, a exprimat vocea tatălui Angelinei, Maurice Mouseling, în serialul de televiziune din 2009, Angelina Ballerina: The Next Steps, a apărut pe scenă în 2009 la Three Days of Rain de la Apollo Theatre, a dat vocea personajului titular masculin în filmul Gnomeo și Julieta (2011, un film de animație). În drama istorică regizată de Robert Redford, The Conspirator, McAvoy a jucat rolul unui erou de război idealist care o apără pe conspiratoarea Mary Surratt acuzată de asasinarea lui Abraham Lincoln. La mijlocul anului 2010, McAvoy a fost ales în rolul Profesor X, lider și fondator al X-Men, în X-Men: First Class. În 2011, a început să filmeze rolul lui Max Lewinsky din thrillerul britanic Welcome to the Punch. În același an, McAvoy a exprimat personajul principal din filmul animat Arthur Christmas. De asemenea, a jucat rolul principal în filmul Trance. În 2012, McAvoy a fost distribuit în rolul lui Bruce Robertson în Filth, o adaptare a romanului lui Irvine Welsh cu același nume. Pentru rolul său, McAvoy a câștigat cel mai bun actor la British Independent Film Awards în decembrie 2013. A interpretat rolul principal masculin în adaptarea piesei radiofonice a lui Neverwhere scrisă de Neil Gaiman. În octombrie 2016, McAvoy a interpretat personajul Richard în producția BBC Radio 4 a nuvelei lui Neil Gaiman, Cum și-a recuperat haina marchizul. McAvoy a jucat în Macbeth de Shakespeare, în West End, la Londra, la începutul anului 2013. În 2015, McAvoy a câștigat premiul pentru cel mai bun actor la Evening Standard Theatre Awards de la Londra pentru interpretarea lui Jack Gurney în The Ruling Class. McAvoy și-a reluat rolul profesorului X în X-Men: Days of Future Past (2014) și în X-Men: Apocalypse (2016). În 2016, a jucat în thrillerul Split rolul lui Kevin Wendell Crumb. În 2018, McAvoy a exprimat vocea lui Hazel în miniseria BBC Watership Down. În 2019, și-a reluat rolul Crumb în Glass și apoi a revenit ca profesor X în filmul Dark Phoenix. McAvoy l-a jucat pe adultul Bill Denbrough în filmul de groază It Chapter Two, continuarea lui It (2017). Tot în 2019, McAvoy a jucat rolul Lord Asriel în adaptarea televizată His Dark Materials. Pe 4 martie 2020, s-a anunțat că Audible va adapta apreciata serie de benzi desenate a lui Neil Gaiman, The Sandman, într-o dramă audio în mai multe părți, McAvoy exprimând personajul principal, Dream. McAvoy a jucat în producția de la Jaime Lloyd Company Cyrano de Bergerac, la Harold Pinter Theatre din West End pe 3 februarie 2022, pentru care a câștigat un premiu What's On Stage pentru cel mai bun interpret într-un rol de identificare masculină. Și-a continuat spectacolul într-o serie limitată la Harvey Theatre de la Brooklyn Academy of Music (BAM), deschizând spectacolul în Statele Unite pe 5 aprilie 2022 și continuând până pe 22 mai 2022. În plan personal, în timp ce lucra la Shameless, McAvoy a început o relație cu actrița Anne-Marie Duff. S-au căsătorit la 11 noiembrie 2006. Au împreună un fiu, născut în 2010. La 13 mai 2016, cuplul și-a anunțat împreună decizia de a divorța. Pentru a minimiza perturbarea vieții fiului lor, ei au împărțit inițial o casă în nordul Londrei când nu lucrau în altă parte. McAvoy a confirmat într-un interviu pentru The Guardian în februarie 2022 că s-a căsătorit în secret cu partenera sa, Lisa Liberati, după ani de speculații. Cuplul s-a cunoscut pe platourile de filmare ale thriller-ului Split din 2016. Liberati lucra ca asistent personal al regizorului acestui film, M.Night Shyamalan, la acea vreme. Cuplul are un fiu împreună. McAvoy este un fan al lui Celtic FC. A fost cândva dependent de jocuri video. În 2011, a ajutat la strângerea de bani pentru organizația de caritate pentru copii din Uganda Retrak, care ajută copiii de pe străzi. În plus, el este un susținător celebru al Crucii Roșii Britanice cu care a călătorit în Uganda pentru a crește gradul de conștientizare cu privire la proiectele de acolo. În februarie 2007, a vizitat nordul Ugandei și a petrecut patru zile văzând proiecte susținute de Crucea Roșie Britanică. În 2015, McAvoy a promis 125.000 de lire sterline pentru un program de burse de 10 ani la fosta sa școală de teatru, Conservatorul Regal din Scoția. În martie 2020, McAvoy a donat 275.000 de lire sterline unei campanii de crowdfunding pentru a ajuta NHS să atenueze pandemia de COVID-19 din Marea Britanie.
