William James var eldre bror av forfatteren Henry James. De fikk en privilegert, men rotløs oppvekst. Deres far var fritenker og innskjerpet frihet og åndelighet som avgjørende sider ved menneskets eksistens. William James begynte å studere naturvitenskap ved Harvard-universitetet, akkurat da striden om Darwins evolusjonsteori raste. James trodde Darwin hadde rett, men var rystet ved tanken på at dette kunne innebære en determinisme i strid med den frie vilje. Våren 1870 fullførte han medisinstudiet, men var usikker på veien videre. Han slet med hodepine, ryggplager og fordøyelsesproblemer, og følte seg nedstemt og irritabel på tross av flere opphold ved kurbad i Europa. I mars 1870 traff det ham hardt at kusinen hans døde; de hadde stått hverandre svært nær. Tapet av henne kan ha utløst hans psykiske sammenbrudd, skildret i .