McDivitt era nato il 10 giugno 1929 a Chicago. Si era laureato alla Kalamazoo Central High School, a Kalamazoo, nel Michigan, prima di conseguire un Bachelor of Science in Ingegneria Aeronautica presso l'Università del Michigan, laureandosi primo nella sua classe nel 1959. Si arruolò nell'Air Force nel 1951 e si ritirò con il grado di rigadiere. Generale. McDivitt ha volato in 145 missioni di combattimento durante la guerra di Corea su aerei F-80 e F-86. Si era diplomato alla US Air Force Experimental Test Pilot School e al corso US Air Force Aerospace Research Pilot e ha servito come pilota collaudatore sperimentale presso la Edwards Air Force Base, in California. Ha registrato più di 5.000 ore di volo durante la sua carriera di pilota.
McDivitt venne selezionato come astronauta dalla NASA nel settembre 1962 come parte della seconda classe di astronauti della NASA. Egli volò per la prima volta nello spazio come comandante della missione Gemini IV nel giugno 1965. McDivitt era assieme al collega pilota dell'Air Force Ed White nel volo più ambizioso del programma fino a quel momento. Durante Gemini IV, White sarebbe diventato il primo americano ad avventurarsi fuori dalla sua navicella spaziale per quella che ufficialmente è conosciuta come un'attività extra-veicolare (EVA) o come il mondo è più popolare, una passeggiata spaziale.
Negli anni successivi, fu un'abilità che permise agli esploratori dell'Apollo di camminare sulla Luna e agli astronauti americani e ai loro partner di tutto il mondo di costruire la Stazione Spaziale Internazionale (ISS). La durata di quattro giorni di quella storica missione raddoppiò quasi il tempo precedentemente trascorso nello spazio degli astronauti della NASA fino a quel momento, con il volo spaziale americano più lungo appartenuto alla missione Mercury 9 di 34 ore di Gordon Cooper.
Nella foto James A. McDivitt durante la missione Apollo 9. Credito: NASA.
Il secondo volo spaziale vide McDivitt come comandante dell'Apollo 9, missione che svolse un ruolo fondamentale nell'atterraggio dei primi umani sulla Luna. Quello fu il primo volo del set completo di hardware Apollo ed è stato il primo volo del modulo lunare (LEM).
La missione venne lanciata dal Kennedy Space Center della NASA il 3 marzo 1969, con il comandante James McDivitt, il pilota del modulo di comando David Scott e il pilota del modulo lunare Russell Schweickart. Dopo il lancio, l'Apollo 9 entrò nell'orbita terrestre e l'equipaggio eseguì un test di ingegneria del primo modulo lunare con equipaggio, soprannominato "Spider". I tre astronauti simularono le manovre che sarebbero state eseguite durante le vere missioni lunari. Durante la missione, gli astronauti svolsero una serie di compiti di volo con il modulo di comando e servizio e il modulo lunare. La priorità assoluta era l'appuntamento e l'attracco del modulo lunare con il modulo di comando e servizio. L'equipaggio configurò anche il modulo lunare per supportare una passeggiata spaziale di McDivitt e Schweickart. Il giorno 10 del volo, il 13 marzo 1969, la capsula dell'Apollo 9 rientrò nell'atmosfera terrestre ed ammarò nell'Oceano Atlantico, a poco meno di cinque km e in piena vista della nave di recupero, la USS Guadalcanal, a circa 548 km a nord di Porto Rico. McDivitt ha trascorso un totale di oltre 14 giorni nello spazio. Durante questa missione McDivitt e Schweickart furono i primi uomini a passare da un veicolo spaziale verso un altro mediante un apposito tunnel di collegamento.
Dopo l'Apollo 9, McDivitt divenne responsabile delle operazioni di atterraggio lunare e guidò un team che pianificò il programma di esplorazione lunare e riprogettò la navicella spaziale per svolgere questo compito. Nell'agosto 1969 divenne manager del programma Apollo Spacecraft, guidando il programma attraverso l'Apollo 12, 13, 14, 15 e 16.
Nella foto il LEM 'Spider' pilotato da James A. McDivitt e Russell L. Schweickart durante la missione Apollo 9, in orbita attorno alla Terra. Credito: NASA.
McDivitt si ritirò dalla US Air Force e lasciò la NASA nel giugno 1972, per assumere la carica di vicepresidente esecutivo, affari aziendali per Consumers Power Company. Nel marzo 1975 entrò a far parte di Pullman, Inc. come vicepresidente esecutivo e direttore. Nell'ottobre 1975 divenne presidente della Pullman Standard Division, The Railcar Division, e in seguito ebbe ulteriori responsabilità per le aree di leasing, ingegneria e costruzione dell'azienda. Nel gennaio 1981 entrò a far parte di Rockwell International come vicepresidente senior, operazioni governative e Rockwell International Corporation, Washington, DC.
I suoi numerosi premi includevano due Distinguished Service Medal della NASA e la NASA Exceptional Service Medal. Per il suo servizio nella US Air Force, ha anche ricevuto due Air Force Distinguished Service Medal, quattro Distinguished Flying Crosses, cinque Air Medal e US Air Force Astronaut Wings. McDivitt ha anche ricevuto la medaglia Chong Moo dalla Corea del Sud, l'US Air Force Systems Command Aerospace Primus Award, l'Arnold Air Society JFK Trophy, la Sword of Loyola e il Michigan Wolverine Frontiersman Award.
McDivitt si è sposato due volte. Ha avuto quattro figli con la prima moglie e diventò patrigno di altri due figli nati da un precedente matrimonio della seconda moglie.