Né le {{date}}, à Kirriemuir, dans le comté d'Angus, en Écosse il est le neuvième enfant, et le troisième garçon, du couple formé par David et Margaret Barrie, née Ogilvy. Son père est un ouvrier tisserand. Sa mère, une femme forte et intelligente, aura une importance capitale dans sa vie. Elle lui donne tout d'abord le goût de la fiction en lui lisant des histoires, les Mille et une nuits, le Pilgrims’s Progress de Bunyan ou le Robinson Crusoë de Defoë, et bien sûr les romans de Stevenson (Écossais également), qu'elle vénère.
Le fils préféré de sa mère, David, meurt alors que Barrie n'a que six ans. Le petit Jimmy (diminutif de James) essayera de le remplacer dans le cœur de sa mère, allant jusqu'à s'habiller avec les vêtements du défunt pour s'identifier à lui. L'enfance de J. M. Barrie est marquée par ce drame et le petit James se construit sur une fêlure. Toute sa vie, il essaye d'emporter l'amour de sa mère, mais n'y parvient jamais tout à fait. Il se donne mission de consoler sa mère de cette perte et son besoin d'écrire provient très probablement d'une volonté de récréer le monde en niant le drame, le thème de la jeunesse éternelle sera récurrent dans son œuvre. Et on retrouve un personnage nommé David dans plusieurs de ses œuvres ainsi qu'un certain nombre de fantômes…
J. M. Barrie rejoint son frère aîné devenu professeur à Glasgow en 1868, il y fréquentera plus tard les écoles de Forfar et Dumfries. En 1872 la famille Barrie emménage dans une maison plus vaste et le petit James se passionne pour Walter Scott.
Durant ses années d'étude à Glasgow, James Barrie se fait des amis (Stuart Gordon, Welwood Anderson), il découvre Shakespeare et le théâtre et monte une troupe d'amateurs avec ses camarades.
Il entre à l'Université d'Édimbourg en 1878, d'où il ressort, quatre ans plus tard, muni d'un "Master of arts". Il travaille ensuite comme journaliste pour le Journal de Nottingham : c'est là qu'il contracte l'habitude de fumer la pipe qu'il exaltera dans My Lady Nicotine en 1890. Il s'installe à Londres, à son compte, en 1885 et collabore à divers journaux. Il se fait remarquer en 1889 par la publication d'un recueil de chroniques, Les Onze d'Édimbourg.
En 1890 Barrie compose une petite pièce, Le Fantôme d'Ibsen, qui ridiculise le dramaturge norvégien très apprécié sur les scènes londoniennes. Son roman, The little minister remporte un certain succès en 1891 et en 1892 notre jeune auteur rencontre Conan Doyle avec qui il devient ami.
Sa pièce, A professor's love story, rencontre également un grand succès en 1894 et il épouse, la même année, l'actrice Mary Ansell, mais le mariage sera un échec. Sans enfant, le couple divorcera en 1909 à la demande de l'épouse (qui prendra un amant) et contre la volonté de l'écrivain qui s'oppose à la séparation. J. M. Barrie était un homme menu et fluet, de petite taille. On a parfois souligné sa démarche quasi enfantine (tel son héros Peter qui ne veut pas grandir). On suppose que ce personnage atypique était asexuel et que ce fut l'une des raisons du divorce (cf. syndrome de Peter Pan).
En 1897, dans le parc de Kensington, James Barrie rencontre les enfants Llewelyn Davies (George, Jack et Peter) pour lesquels il imaginera les aventures de Peter Pan. Notre auteur se lie aux parents, Sylvia, fille de l’écrivain George du Maurier et Arthur, avocat respecté.
En 1902 James Barrie est devenu un dramaturge incontournable ; deux de ses pièces triomphent sur les scènes londoniennes (L'admirable Crichton et Quality Street). Le personnage de Peter Pan apparaît pour la première fois dans un roman fantaisiste intitulé Le petit oiseau blanc.
La carrière de Barrie n'aura dès lors guère d'interruption. Après son divorce, Sylvia Llewelyn Davies — veuve depuis 1906 — meurt à son tour d'un cancer. Le dramaturge, qui n'a pas d'enfants, devient le tuteur légal des garçons de ses amis. Pour Daphné du Maurier (cousine des enfants Llewelyn Davies), il est « Oncle James ».
La version romanesque de Peter Pan, Peter and Wendy est publiée en 1911. Le décès de George Llewelyn Davies sur le front en 1915 et la mort de son frère par noyade en 1921 assombrissent les années d'après guerre.
Il connaît encore le succès entre 1917 et 1920 avec A kiss for Cinderella, Dear Brutus et Mary Rose.
La carrière de James Barrie n'a pas manqué d'honneurs : un titre de baronnet lui avait été décerné en 1913. Il recevra l'Ordre du Mérite en 1922, le rectorat de l'université de St Andrews — devant laquelle il prononcera une émouvante allocution (Courage, 1922) —, puis les fonctions de chancelier de l'Université d'Édimbourg.
Il revient au roman en 1930 avec Adieu, Miss Julie Logan, un récit fantastique.
Barrie meurt d'une pneumonie le {{date}}. Il est enterré dans le cimetière de Kirriemuir, son lieu de naissance, aux côtés de ses parents et de sa fratrie. Sa maison natale, au 4 Brechin Road, est entretenue et transformée en musée par le National Trust for Scotland.
Il fut un ami très intime de la famille Llewelyn Davies, surtout des enfants, qui lui inspirèrent les personnages de Peter Pan, et pour qui il était « l'oncle Jim ». Il cultivait une amitié ambiguë, mais respectueuse avec Sylvia Llewelyn Davies, la mère des enfants.
Lorsque Arthur Llewelyn Davies mourut en 1907, Barrie était proche des Davies, en leur fournissant un soutien financier, les revenus de sa pièce Peter Pan et d'autres travaux, pourvoyant largement aux besoins de subsistance et d'éducation des enfants. Il proposa à Sylvia de l'épouser, ce qu'elle refusa.
Cette période de la vie de J. M. Barrie est retracée dans le film Neverland (avec quelques adaptations par rapport à la vraie histoire).
Sylvia mourut en 1910, en demandant que James Matthew Barrie soit l'administrateur et le tuteur de ses garçons, avec sa mère Emma, son frère Guy Du Maurier et le frère d'Arthur, Compton. Cela montre aussi sa confiance en Barrie comme protecteur de ses fils et son désir qu'ils le traitent avec une confiance absolue et sincérité. Il s'occupa donc des garçons pendant leur enfance et leur adolescence, devint leur tuteur et traita ses pupilles George, Jack, Peter, Michael et Nicholas comme ses fils.
Deux des enfants connurent un destin tragique qui affecta Barrie très profondément. George fut tué en 1915 pendant la Première Guerre mondiale ; Michael, avec qui Barrie avait tenu une correspondance tous les jours jusqu'à l'université, se noya en 1921 avec son ami Rupert Buxton, à Sandford Lock près d'Oxford, environ un mois avant son {{21e}} anniversaire.
Peter devint éditeur (Peter Davies Publishing). Mais, à la suite d'une grave dépression nerveuse, il se suicida en se jetant sous une rame de métro à la station « Sloane Square » à Londres, le {{date}}. Il était âgé de 63 ans.