Tras graduarse en la London Central School of Speech and Drama, la carrera de James Purefoy ha cubierto teatro, cine y televisión. Como miembro de la Royal Shakespeare Company (RSC) ha interpretado, entre muchos otros papeles, el de Edgar en El Rey Lear, Fernando en La Tempestad, y Macduff en Macbeth.

Mientras continuaba trabajando sobre los escenarios, siendo su último gran papel el de Ned Loveless en la producción de Trevor Jun de The Relapse en el National Theatre, la carrera dePurefoy ha recabado también en la televisión y el cine. 

Entre los trabajos de James en la pantalla grande destacan el de Tom Bertrán en la galardonada Mansfield Park y el que hizo al lado de Helena Bonham-Carter en Women Talking Dirty. También ha participado en la comedia romántica Maybe Baby, de Ben Elton junto a Hugh Laurie y Joely Richardson. Más recientemente ha podido ser visto en Destino de Caballero, film protagonizado por Heath Ledger, y la película de ciencia-ficción y horror protagonizada por Milla Jovovich Resident Evil, de Paul Anderson. Además ha trabajado en títulos como Después de una Noche y Ni en tu Casa ni en la mía.

Para televisión, sus numerosos créditos incluyen prestigiosas producciones como A dance to the Music of Time, The Tenant of Wildfell Way, Metrópolis y The Mayor of Casterbridge.