James Callis stammt aus bürgerlichen Verhältnissen; seine Eltern besitzen eine Frühstückspension in der Baker Street in London, derselben Straße, in der sich auch das Sherlock-Holmes-Museum befindet.
Kurz danach bekam Callis die ersten Film- und Fernsehangebote, die sich zunächst auf England beschränkten. Doch ab 2000, als er eine Nebenrolle in Arabian Nights – Abenteuer aus 1001 Nacht erhielt, folgten auch Filmangebote aus den Vereinigten Staaten. Callis wirkte in 73 Episoden von Battlestar Galactica mit, wofür er 2005 mit dem Saturn Award ausgezeichnet wurde.
Im Jahr 2010 spielte er in den Serien Eureka – Die geheime Stadt und FlashForward mit.