James Belushi est le frère cadet de John Belushi.

Encouragé par un de ses professeurs de lycée, James Belushi s'inscrit au club de théâtre de son établissement. Par la suite, il obtient un diplôme d'art dramatique dans une université de l'Illinois. Il débute sur les planches dans une troupe de Chicago. Le réalisateur Garry Marshall le remarque et lui permet d'obtenir des rôles pour la télévision. Il fait une brève apparition dans Furie (1978, Brian De Palma), mais il obtient son premier rôle important dans Le Solitaire (1981, Michael Mann).

Après ses débuts dans le film policier, James Belushi enchaîne plusieurs comédies, comme Un fauteuil pour deux (1983, John Landis) ou encore Jumpin' jack flash (1986, Penny Marshall). Puis il s'essaie au film d'action avec The Principal (1987, Christopher Cain) et Double Détente (1988, Walter Hill). Il ponctue sa carrière de films aux sujets plus sensibles et au ton plus grave : il est plongé au coeur d'une guerre civile dans Salvador (1986, Oliver Stone) et il doit faire face à la mafia dans Oublier Palerme (1989, Francesco Rosi).

Il revient ensuite dans le registre de la comédie avec La P'tite arnaqueuse (1991, John Hughes) ou encore Ta mère ou moi ! (1991, Chris Columbus). On peut aussi le voir dans de savoureuses variations humoristiques : il apparaît dans son propre rôle dans le très parodique Last Action Hero (1992, John McTiernan) avant de jouer dans deux films satiriques, Canadian bacon (1995, Michael Moore) et Des hommes d'influence (1997, Barry Levinson).

Au demeurant, son genre de prédilection semble être la comédie familiale. Il s'illustre dans ce registre avec La Course au jouet (1996, Brian Levant) et Super Papa (2001, John Pasquin. Il continue dans ce registre en interprétant le rôle-phare de la série télévisée According to Jim puis tente l'expérience du doublage de film d'animation avec la production des frères Weinstein, La Véritable histoire du petit chaperon rouge (2005).

James continue According to Jim jusqu'à la saison 8 (2008) avant de tourner sous la direction de Roman Polanski dans The Ghost Writer en 2010. L'acteur s'illustre 5 ans plus tard dans la série Show Me A Hero, donnant la réplique à Oscar Isaac. Il reste ensuite du côté de la petite lucarne en interprétant le truculent gangster Bradley Mitchum dans la saison 3 de la série culte Twin Peaks. En 2018, Jim se glisse dans la peau de Humpty dans le nouveau Woody Allen, Wonder Wheel.