La vedette de l'une des séries les plus longues de l'histoire de la télévision américaine, Gunsmoke (1955). Né d'une famille d'origine norvégienne (le nom de famille Aurness, autrefois Aursness) à Minneapolis, Minnesota, de Rolf et Ruth Duesler Aurness. Son père était représentant commercial en fournitures médicales et sa mère devint plus tard chroniqueuse dans un journal. James a fréquenté le lycée West High à Minneapolis. Bien qu'il ait participé à des pièces de théâtre scolaires, il n'avait aucun intérêt pour le spectacle et rêvait plutôt de naviguer en mer. Après le lycée, il a suivi un semestre au Beloit College avant de recevoir son ordre d'incorporation en 1943. Il s'engagea dans l'armée et s'entraîna au Camp Wheeler en Géorgie avant d'être envoyé en Afrique du Nord. Après son débarquement à Casablanca, Arness rejoignit la 3e Division d'infanterie juste à temps pour l'invasion d'Anzio. Dix jours après l'invasion, Arness a été gravement blessé à la jambe et au pied par des tirs de mitrailleuse allemands. Ses blessures, qui le tourmentèrent le reste de sa vie, ont entraîné sa libération médicale de l'armée. Pendant sa convalescence à l'hôpital de Clinton, dans l'Iowa, il a reçu la visite de son jeune frère Peter (qui devait devenir célèbre en tant qu'acteur Peter Graves), qui lui a suggéré de suivre un cours de radio à l'Université du Minnesota. James l'a fait, et un professeur l'a recommandé pour un poste d'annonceur dans une station de radio de Minneapolis. Bien qu'il semblait promis à une belle carrière à la radio, il a suivi la suggestion d'un ami d'enfance et s'est rendu à Hollywood avec lui dans l'espoir de travailler comme figurant. Il a étudié à la Bliss-Hayden Theatre School sous la direction de l'acteur Harry Hayden, et en jouant dans une pièce là-bas, il a été repéré par l'agent Leon Lance. Lance lui a obtenu un rôle de frère de Loretta Young dans The Farmer's Daughter (1947). Le réalisateur de ce film, H.C. Potter, lui a recommandé de supprimer le « u » de son nom de famille et peu après, l'acteur s'appela officiellement James Arness. Peu de rôles suivirent cette première percée. Il a joué dans une production de « Candida » et a épousé sa partenaire de jeu, Virginia Chapman. Il a commencé à obtenir de petits rôles avec régularité, souvent des rôles de méchants en raison de sa stature. Le plus notable d'entre eux était celui de l'extraterrestre dans The Thing from Another World (1951). En jouant un guerrier grec dans une pièce de théâtre, Arness a été repéré par l'agent Charles K. Feldman, qui représentait John Wayne. Feldman a présenté Arness à Wayne, qui a mis l'acteur, qui se décrivait comme mesurant 6'6", sous contrat personnel. Arness a joué plusieurs rôles au cours des années suivantes pour et avec Wayne, qu'il considérait comme un mentor. En 1955, Wayne a recommandé Arness pour le rôle principal de Matt Dillon dans la série télévisée Gunsmoke (1955). (Contrairement à la légende urbaine, Wayne lui-même n'a jamais reçu cette offre.) Arness a d'abord refusé, pensant qu'une série télévisée pourrait compromettre sa carrière cinématographique en pleine ascension, mais Wayne a plaidé en faveur de la série, et Arness a accepté. Après l'annulation de « Gunsmoke » en 1975, Arness s'est lancé dans un autre projet Western réussi, « How The West Was Won ». Suivit ensuite une brève série policière moderne, McClain's Law (1981), et Arness joua le rôle de son mentor John Wayne dans Red River (1988), un remake du classique de Wayne.