James Caan est né à New York. Après avoir terminé des cours de théâtre, il a travaillé au théâtre et à la télévision, et a fait ses débuts à l'écran en 1964. En jouant un pilote de course dans le film de H. Hawks 'Red Line 7000' (1965), Caan a consolidé à l'écran et dans la vie sa réputation de sportif, d'« homme vrai ». La palette de l'acteur s'est élargie après avoir travaillé avec F. Coppola dans 'Les Gens de la pluie' (The Rain People, 1969) et surtout dans 'Le Parrain' (The Godfather, 1972), où son fils insouciant du clan mafieux, Sonny Corleone, allie une naïveté presque enfantine, une assurance arrogante et une impulsivité allant jusqu'à la cruauté. En conséquence, Caan est devenu un type rare à Hollywood d'acteur de caractère, dont le sourire célèbre brillait tantôt d'insouciance, tantôt ressemblait à un rictus névrotique.

En 1980, Caan a réalisé avec sa participation le film 'Caché en pleine vue' (Hide In Plain Sight), où il a joué le rôle d'un père divorcé se battant pour ses enfants. Le thème de l'attitude tendre envers la paternité, la famille, la maison traverse 'Le Solitaire' (Thief, 1980, réalisateur M. Mann), où un cambrioleur professionnel se retrouve contraint de mener une opération de vol de bijoux.

Le début des années 80 est lié à une crise spirituelle de l'acteur, à l'addiction aux drogues, à la destruction de sa famille. À partir de 1982, pendant cinq ans, Caan n'a pas tourné, travaillant comme entraîneur de baseball. Coppola l'a aidé à revenir au cinéma en l'invitant à tourner dans 'Jardins de pierre' (Gardens Of Stone, 1987). Dans un rôle inhabituel pour lui, Caan est apparu dans le thriller psychologique 'Misery' (1990), jouant un célèbre auteur de romans d'amour capturé par une admiratrice souffrant de troubles psychiques.