Życiorys Cook urodził się 7 listopada 1728 roku w ubogiej rodzinie. Jego ojciec James najmował się do pracy w polu w Marton. James Cook miał pięć sióstr (Mary, Mary, Jane, Christane i Margaret) i dwóch braci (Williama i Johna). Po awansie ojca na stanowisko zarządcy-ekonoma, ośmioletni Cook przeprowadził się z rodziną na farmę w Great Ayton, gdzie uczył się w miejscowej szkole. Thomas Scottowe, właściciel ziemski zatrudniający ojca Cooka, dostrzegł spostrzegawczość młodego Cooka. Scottowe opłacił chłopcu edukację w szkole w Great Ayton. W wieku 17 lat Cook opuścił dom, aby pracować jako pomocnik w sklepie Williama Sandersona w wiosce rybackiej Staithes.
Po kilkunastu miesiącach właściciel sklepu przedstawił młodego Jamesa Johnowi i Henry’emu Walkerom, miejscowym właścicielom statków do przewozu węgla. Cook został przyjęty na pokład jako młody czeladnik-praktykant w Grape Lane. Pracował następnie na węglowcu „Freelove”, na którym spędził kilka lat, żeglując pomiędzy Whitby a Londynem. Podczas pracy na węglowcu zdobył doświadczenie oraz podstawową wiedzę w dziedzinie matematyki, nawigacji i obsługi okrętów. Dzięki pracowitości i chęci do nauki Cook cieszył się szacunkiem Walkerów. Walkerowie, będący kwakrami, mieli także duży wpływ na poglądy religijne Jamesa Cooka.