James Dunn a travaillé au théâtre, dans les spectacles de vaudeville et comme figurant dans les films muets avant d'être engagé par Fox en 1931. Son premier film pour Fox fut Sob Sister en 1931. Pendant son passage chez Fox, il a joué aux côtés de Shirley Temple dans ses trois premiers longs-métrages : Baby Take a Bow (1934), Stand Up and Cheer! (1934) et Bright Eyes (1934). Le personnage à l'écran de Dunn était généralement le garçon de la porte à côté ou le gentil garçon. En 1935, les comédies musicales de la nouvelle 20th Century-Fox n'étaient plus à la mode et Dunn s'est retrouvé relégué aux productions de série B, dont il ne s'échapperait jamais. Dans The Payoff (1935), il incarne le sympathique chroniqueur de presse dont l'épouse détruit la carrière. À la fin des années 1930, il buvait beaucoup et devint impossible à employer. Il aurait quelques petits rôles dans des films au début des années 1940, mais ces rôles étaient rares. En 1945, il a pu faire un retour en force et remporter l'Oscar du meilleur acteur dans un rôle secondaire pour Un arbre pousse à Brooklyn (1945), mais sa carrière ressuscitée ne s'est pas poursuivie. En 1951, il était de nouveau au chômage et en faillite. La télévision lui offrirait par la suite quelques engagements et il serait régulier dans la série It's a Great Life (1954).
Dunn est né le 2 novembre 1901 à New York, New York, États-Unis, et il est décédé le 1er septembre 1967 à Santa Monica, Californie, États-Unis, suite à une intervention chirurgicale abdominale.
