ג'יימס לויד נולד בדצמבר 1769 בבוסטון שבפרובינציית מפרץ מסצ'וסטס, לג'יימס לויד, רופא בכיר בבוסטון, ולשרה (קורווין) לויד. לויד התחנך בבית הספר הלטיני של בוסטון ובקולג' הרווארד, שם קיבל תואר ראשון ב־1787 ותואר שני ב־1790. הוא קיבל עבודה כפקיד מסחר, ובמסגרת זו נסע לרוסיה בשנת 1792.

לויד הפך לסוחר מצליח והיה שותף עסקי קרוב של פרנסיס קאבוט לוול. יחד עם לוול היה בעל מניות מרכזי בבניית הרציפים "India Wharf" ו־"Central Wharf" בבוסטון, וכן היה משקיע משמעותי ב־Boston Athenaeum. הוא שימש כנשיא הראשון של חברת Boston Manufacturing Company, מפעל הטקסטיל הגדול הראשון בארצות הברית.

בשנת 1800 נבחר לויד לבית הנבחרים של מסצ'וסטס, וב־1804 זכה בבחירות לסנאט המדינתי. בשנת 1808 נבחר לסנאט של ארצות הברית. הבחירה, שנעשתה על ידי בית המחוקקים המדינתי, התקיימה במועד מוקדם במיוחד, ונועדה לשמש כזלזול כלפי הסנאטור הפדרליסט המכהן, ג'ון קווינסי אדמס, בשל תמיכתו בחוק האמברגו של 1807. אדמס התפטר מוקדם ממושבו, ולויד מונה להשלים את שארית כהונתו. הוא כיהן עד שהתפטר ב־1 במאי 1813, בשל בריאות לקויה.

ב־17 ביוני 1812 הצביע נגד הכרזת מלחמה על בריטניה. ב־28 בפברואר 1812 נשא נאום בסנאט של ארצות הברית על החוק "בדבר הקמת הצי".

לאחר התפטרותו של הסנאטור הריסון גריי אוטיס בשנת 1822, נבחר לויד מחדש ואף נבחר פעם נוספת, וכיהן עד שהתפטר שוב ב־23 במאי 1826, גם הפעם בשל בריאות לקויה. הוא היה בין חברי הסנאט האחרונים מטעם המפלגה הפדרליסטית.

לויד נפטר ב-5 באפריל 1831 בניו יורק ונקבר בבית הקברות של קפלת קינג בבוסטון. בשנת 1811 נבחר לעמית של האקדמיה האמריקאית לאמנויות ולמדעים, וב־1820 נבחר לחבר של האגודה האמריקאית לעתיקות.