Wenig überraschend war seine Entscheidung, die College-Ausbildung zu überspringen und sich stattdessen direkt für den NBA-Draft anzumelden. Sein Heimatteam, die Cleveland Cavaliers, holte ihn mit der ersten Wahl des NBA-Drafts 2003. In seinem ersten Spiel in der National Basketball Association erzielte James gegen die Sacramento Kings 25 Punkte, 9 Assists, 6 Rebounds und 4 Steals. Am 27. März 2004 erzielte er im Spiel gegen die New Jersey Nets 41 Punkte und wurde damit der jüngste Spieler in der Geschichte der NBA, der die 40-Punkte-Marke knacken konnte. Das vormalige Kellerkind der Liga führte James in seiner ersten Saison beinahe in die Play-offs, und er wurde für diese Leistung als bester Neuling der NBA (Rookie of the Year) geehrt. Als einer von fünf Rookies der NBA-Geschichte schaffte er einen Schnitt von über 20 Punkten, 5 Rebounds und 5 Assists pro Spiel (die anderen waren Oscar Robertson, Michael Jordan, Tyreke Evans und Luka Dončić).