Родившись в семье батрака-поденщика, с 7 лет стал работать вместе с отцом, в 13 начал посещать школу, где научился читать и писать, в 17 нанялся в ученики приказчика к торговцу в рыбацком поселке и впервые увидел море. В 1746 поступил юнгой на судно, перевозящее уголь, затем стал помощником капитана; ходил в Голландию, Норвегию и порты Балтики, выкраивая время на самообразование. В июне 1755 завербовался на британский военный флот матросом, через два года в должности штурмана был послан в Канаду. В 1762-1767, уже командуя кораблем, выполнил съемку берегов острова Ньюфаундленд, исследовал его внутренние районы, составил лоции северной части залива Святого Лаврентия и Гондурасского залива. В 1768 произведен в лейтенанты.
B 1768-1771 Кук возглавил английскую экспедицию на барке "Индевр", направленную в Тихий океан британским адмиралтейством для выявления Южного материка и присоединения новых земель к Британской империи. После открытия четырех островов из группы Общества прошел по "пустому" океану более 2,5 тыс. км и 8 октября 1769 достиг неизвестной земли, с высокими, покрытыми снегом горами. Это была Новая Зеландия. Более 3-х месяцев плавал Кук вдоль ее берегов и убедился, что это два крупных острова, разделенных проливом, позднее получившим его имя. Летом Кук впервые подошел к восточному побережью Австралии, которое объявил британским владением (Новый Южный Уэльс), первым исследовал и нанес на карту около 4 тыс. км ее восточного побережья и почти весь (2300 км) открытый им Большой Барьерный риф. Через пролив Торреса Кук прошел к острову Ява и, обогнув мыс Доброй Надежды, 13 июля 1771 вернулся домой, потеряв от тропической лихорадки 31 человека. Благодаря разработанной им диете никто из команды не болел цингой. Первое кругосветное плавание Кука длилось немногим более 3-х лет; ему было присвоено звание капитана I ранга.
Экспедиция 1776-80 на двух судах "Резольюшен" и шлюп "Дисковери" была направлена на поиски Северо-Западного прохода из Тихого океана в Атлантический вдоль берегов Северной Америки и захвата новых земель. Зимой 1777-78 Кук открыл 3 атолла из цепи Кука, 2 острова в архипелаге Лайн, 5 Гавайских островов. Он прошел вдоль северо-западного побережья Северной Америки от 44° 20' до 70° 44' северной широты и открыл заливы Принс-Уильям, Кука, Бристольский и Нортон, продолжил открытие гор Святого Ильи, полуостровов Кенай, Аляска и Съюард, Аляскинского и Алеутского хребтов, подтвердив наличие Берингова пролива между Азией и Америкой. Натолкнувшись на сплошные льды, вернулся на зимовку на Гавайские острова, где в очередной ожесточенной схватке с жителями был убит.
Кук обладал выдающимися способностями и сам "сделал себя" благодаря огромному трудолюбию, несгибаемой воле и целенаправленности. "Стремиться и достигать" вот девиз его жизни; он шел к намеченной цели мужественно, не страшась трудностей и неудач, не теряя присутствия духа. Кук был женат и имел 6 детей, умерших в раннем детстве. Его именем названо более 20 географических объектов, включая три залива, две группы островов и два пролива.