James Batcheller Sumner dilahirkan di Canton, Massachusettes, pada tanggal 19 November 1887, sebagai anak laki-laki dari pasangan Charles Sumner dan Elizabeth Rand Kelly. Nenek moyangnya adalah orang yang memegang teguh pada tata susila yang datang dari Bicester, Inggris pada tahun 1696 dan menetap di Boston. Ayahnya memiliki daerah pedesaan yang luas, sedangkan kakeknya memiliki pertanian dan pabrik katun. Young Sumner mengikuti pendidikan di Eliot Grammar School selama beberapa tahun dan kemudian dikirim ke sekolah Roxbury Latin. Di sekolah ia merasa bosan dengan semua mata pelajaran kecuali fisika dan kimia. Ketertarikannya pada senjata api dan sering pergi berburu. Ketika sedang berburu sejenis burung belibis di usia 17 tahun, secara tidak sengaja lengan kirinya tertembak oleh temannya sendiri; akibatnya, tangan kirinya harus diamputasi tepat di bawah sikutnya. Setelah hanya memiliki satu tangan, lantas ia pun harus belajar untuk melakukan segala hal dengan tangan kanannya. Kehilangan tangannya membuatnya mengerahkan segala kemampuan hingga melampaui batas dalam olahraga athletik, seperti tennis, ski, skate, biliar.
Pada tahun 1906, Sumner mendaftar ke kampus Harvard; ia lulus pada tanggal 1910, terfokus di bidang ilmu kimia. Stelah melewati masa kerja yang singkat di pabrik merajut katun yang dimiliki pamannya, tipe pekerjaan yang tidak membuatnya tertarik, ia pun menerima jabatab mengajar di Kampus Mc. Allison, Sackville, New Brunswick. Hal ini diikuti dengan beasiswa yang didapatkan sebagai asisten dalam ilmu kimia di Institut Politekhnik Worcester, Massachusettes, pada tahun 1911, yang kemudian ia berhenti bekrja pada tahun 1912 untuk mempelajari biokimia dengan Profesor Otto Folin di Sekolah Kedokteran Harvard. Meski Folin menyarankannya untuk mengambil jurusan Hukum, karena ia berpikir bahwa laki-laki bertangan satu tidak akan sukses di bidang ilmu kimia, Sumner pun tetap bersikeras dan mendapatkan gelar Ph.D. pada bulan Juni 1914. Beberapa bulan berikutnya dalam perjalanannya di Eropa, ia terdampar di Swiss selama sebulan ketika pecah Perang Dunia I. Selama periode ini, ia menerima undangan untuk menjadi Asisten Profesor Biokimia di Sekolah Kedokteran Cornell, Ithaca, New York, sebuah jabatan yang dipegang hingga tahun 1929, ketika ia berhasil menjadi Profesor Biokimia penuh.
Penelitian Sumner di Cornell bermula mengenai metode analisis; meski kerja kerasnya ia tak pernah mendapatkan hasil apapun yang menarik. Ia kemudian memutuskan untuk mengisolasi enzim dalam bentuk murni, sebuah tujuan embisius yang belum pernah dicapai oleh siapapun saat itu, tapi merupakan tipe penelitian yang cocok dengan peralatannya dan staf laboratorium yang sangat sedikit. Khususnya, ia bekerja dengan urease.
Selama beberapa tahun penelitiannya tidak berhasil, tapi meski koleganya telah kehilangan semangat yang meragukan apakah ada enzim yang bisa diisolasi dalam keadaan murni, ia tetap melanjutkan pekerjaannya. Pada tahun 1921, ketika penelitiannya masih dalam tahap awal, ia telah mendapat jaminan biaya penelitian dari Yayasan Amerika-Belgia dan memutuskan untuk pergi ke Brussel untuk bekerja dengan Jean Effront, yang telah menulis beberapa buku mengenai enzim. Bagaimanapun, rencana itu gagal karena Effront menganggap bahwa ide Sumner untuk mengisolasi urease sangat konyol. Kembali ke Ithaca, akhirnya ia meringkas penelitiannya, pada tahun 1926, ia berhasil (“Saya pergi menelpon dan berkata kepada istri saya bahwa saya telah mengkristalkan enzim pertama”, tulisnya dalam catatan autobiografi). Isolasi dan kristalisasi urease yang dilakukannya mendapat beragam respon; bahkan hampir diabaikan oleh kebanyakan ahli biokimia, tapi hal itu membuatnya mendapat beasiswa profesor penuh pada tahun 1929.
Secara bertahap, mulai banyak orang yang mengenalinya. Pada tahun 1937, ia diberikan Beasiswa Guggenheim; ia pergi ke Uppsala dan bekerja di laboratorium Profesor The Svedberg selama lima bulan. Ia mendapat penghargaan medali Scheele di Stockholm pada tahun yang sama. Ketika Northrop, dari Institut Rockefeller, mendapatkan pepsin kristal, dan juga enzim-enzim yang lain, segalanya mulai jelas bahwa Sumner telah merencanakan metode kristalisasi umum untuk enzim. Pihak-pihak yang awalnya menolak, mulai mengakui klaim Sumner dan Northrop- dan Willstätter adalah yang paling terakhir mengakui-dan puncak pengakuan datang pada tahun 1946, ketika hadiah Nobel diberikan kepada Sumner dan Northrop. Pada tahun 1948, Sumner terpilih untuk Akademi Sains Nasional (Amerika Serikat).
Sumner menikah tiga kali; Pada tahun 1915, ia menikah dengan Bertha louise Ricketts yang kemudian ia ceraikan. Mereka memiliki enam anak, datu di antaranya meninggal ketika masih kecil. Pada tahun 1931 ia menikahi Agnes Paulina Lundkvist, dan akhirnya pada tahun 1943 dengan Mary Morrison Baeyer. Ia meninggal karena kanker pada tanggal 12 Agustus 1955.
