1928年4月6日出生于美国伊利诺伊州的芝加哥一个圣公会教徒之家,是家中的长子。父亲是一位商人,是个民主党的忠实追随者,母亲信奉天主教。自小喜欢读书,7岁时的圣诞节礼物是一本关于鸟迁徙的书,直至上高中他仍迷恋于寻找稀有的鸟。1943年中学毕业进入芝加哥大学学动物学,开始接触基因概念,他把基因的研究作为了一生的主要研究目标。1947年从芝加哥大学毕业获得理学学士,并在印地安那州立大学做研究工作,开始用X射线进行噬菌体研究,三年后获动物学博士学位。1951年去欧洲哥本哈顿,10月转入剑桥大学卡文迪希实验室,在那里结识了英国的弗朗西斯•克里克(1916—2004)。1956年秋,沃森成为哈佛大学生物实验室一员,1958年为副教授,1961年成为教授,任职至1976年。从1968年起沃森担任了纽约长岛冷泉港实验室主任,1988—1992年帮助国家卫生研究院指导人类基因组计划,1994年起担任冷泉港实验室主席,2007年宣布退休,辞去一切职务。沃森也是美国全国科学院院士、英国皇家学会会员,丹麦艺术和科学院外国成员,美国总统的科学咨询委员会顾问。
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