El seu pare era un mercader, James Dana (1780–1860), i la seva mare es deia Harriet Dwight (1792–1870). Per part de mare estava emparentat amb la família de missioners i pedagogs Dwight de Nova Anglaterra, que incloïa el seu oncle, Harrison Gray Otis Dwight i el seu cosí germà Henry Otis Dwight.[1]
James va estudiar sota Benjamin Silliman el Vell. Es va graduar el 1833, i durant dos anys va ser professor de matemàtiques per a la Navy, i salpà cap al Mediterrani.
Els anys 1836 i 1837 va ser ajudant del Professor Silliman en el laboratori de química de la universitat Yale, i després, durant 4 anys com mineralogista i geòleg per a l'Expedició d'Exploració Estatunidenca, 1838-1842, dirigida pel Capità Charles Wilkes, a l'Oceà Pacífic que tornà el 1842. Les anotacions de les seves llibretes de camp inclouen el Mont Shasta i Castle Crags.
El 1844 es casà amb la filla del Professor Silliman, Henrietta Frances Silliman. El 1846 va ser editor adjunt de la revista científica American Journal of Science and Arts.
Aquest article incorpora text d'una publicació actualment en domini públic: Chisholm, Hugh, ed. (1911). Encyclopædia Britannica (11a ed.). Cambridge University Press.
Artikel James Dwight Dana in der Encyclopædia Britannica von 1911. Gemeinfrei.
David R. Oldroyd (1996): Thinking about the Earth, Harvard Press, ISBN 0-674-88382-9; dt.: Die Biographie der Erde. Zur Wissenschaftsgeschichte der Geologie, Frankfurt a.M., 1998.
Johannes Uray, Chemische Theorie und mineralogische Klassifikationssysteme von der chemischen Revolution bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts. In: Berhard Hubmann, Elmar Schübl, Johannes Seidl (eds.), Die Anfänge geologischer Forschung in Österreich. Beiträge zur Tagung „10 Jahre Arbeitsgruppe Geschichte der Erdwissenschaften Österreichs“ von 24. bis 26. April 2009 in Graz. Graz 2010, S 107-125.