詹姆斯·沃森·克罗宁出生于美国伊利诺伊州芝加哥。本科毕业于德克萨斯州达拉斯的南卫理公会大学，后获得芝加哥大学物理学博士学位，指导老师包括著名物理学家恩利克·费米。

博士毕业后，克罗宁加入美国布鲁克黑文国立实验室，并着手研究Parity Violation等问题。之后和瓦尔·洛格斯登·菲奇于普林斯顿大学共同发现CP Violation（CP破坏），并因此获得1980年物理诺贝尔奖。

克罗宁于1971年回到芝加哥大学任教，直至退休。