Il fait ses études secondaires au Leamington College (Warwickshire), puis des études d'ingénieur. Il exerce sa profession dans l'armée britannique, avec le grade d'officier pendant quinze ans. Il démissionne de l'armée et prépare un doctorat de psychologie sous la direction de Wilhelm Wundt, à l'Institut de psychologie expérimentale de l'université de Leipzig, cursus interrompu par la guerre des Boers, durant laquelle il est officier formateur à Guernesey. Il fait à nouveau plusieurs séjours d'étude en Allemagne, entre 1897 et 1907. Il est nommé à l'University College de Londres, d'abord comme maître de conférences ("Reader") en psychologie expérimentale où il succède à William McDougall (1907-1911), puis comme professeur titulaire de la chaire "Grote Professor of Mind and Logic" (1911-1928) et enfin comme professeur de psychologie (1928-1932). C'est à l'University College qu'il fait école en psychologie, en menant des recherches en psychologie expérimentale et en statistiques, tout en gardant des attaches avec la philosophie. Il publie deux livres importants, "The Nature of Intelligence and the Principles of Cognition" (1923) et "The Abilities of Man" (1927). Sa première théorisation de la « théorie des deux facteurs » est publié dans un article de l"'American Journal of Psychology" en 1904, puis il la retravaille après sa retraite universitaire à l'université de Chicago, avec Karl J. Holzinger. D'autres développements des travaux de Spearman sont dus au psychologue et psychométricien Louis Leon Thurstone, de l'université de Chicago.