Джеймс Мей народився в Бристолі. Крім нього в сім'ї було ще троє дітей: старша сестра Джейн, молодша Сара, а також брат. У дитинстві його сім'я часто переміщалася країною. Спочатку він відвідував Каерлеонську початкову школу поблизу Ньюпорта на півдні Уельсу. Юнацькі роки провів у Саут-Йоркширі, де відвідував Оуквудську загальноосвітню школу в Ротергемі, за випадковим збігом у цьому ж місті розпочинав журналістську кар'єру Джеремі Кларксон.

Крім того, в школі він навчався з Діном Ендрюсом, зіркою серіалів «Життя на Марсі» і «Прах до праху». Будучи дитиною, він був хористом в Уїстонській парафіяльній школі. Чудовий флейтист і піаніст, він пізніше навчався музики в Ланкастерському університеті, де був членом Пендлського коледжу.