Né à Kuching, en Malaisie, c'est pourtant en Australie que grandit James Wan, où il poursuit le rêve qui l'obsède depuis ses 11 ans : devenir réalisateur. A 18 ans, il rejoint la prestigieuse Royal Melbourne Institute of Technology, obtient un diplôme en Arts et rencontre Leigh Whannell, qui deviendra son principal collaborateur. Il se forme au sein de l'école en réalisant plusieurs courts-métrages, dont le film d'horreur Stygian, qui sera récompensé comme meilleur film de guerre lors du Festival du film Underground en 2000, à Melbourne. Multifacette, le réalisateur s'oriente ensuite vers la publicité, et officie notamment en tant que graphiste, réalisateur et monteur pour la chaîne jeunesse d'ABC ! Une parenthèse dans la carrière de James Wan qui retourne vite à ses premières amours ...

En effet, il s'associe en 2004 à son ami Leigh Whannell pour réaliser un court-métrage horrifique basé sur un serial killer passionné de puzzle. Le film est remarqué par le producteur Gregg Hoffman, qui propose d'en faire un long-métrage : le phénomène Saw est lancé. James Wan y impose un style sans concession, violent et gore, qui renouvelle le genre et attire un nouveau public. Le film gagne de nombreuses récompenses, dont le Prix Spécial du Jury au Festival du Film Fantastique de Gerardmer. Le succès du film, tourné avec un petit budget pour des bénéfices records en 2005, est tel qu'il donne naissance à une véritable saga, comprenant pas moins de sept volets.

Sans abandonner la licence, dont il reste le producteur exécutif - il a également été scénariste de Saw 3 -, le réalisateur se tourne vers d'autres projets. En 2007, toujours avec son compère Leigh Whannell à l'écriture, il réalise Dead Silence, un film de fantômes qui marque son envie de retourner à un cinéma d'horreur plus traditionnel. Il enchaîne la même année avec le film d'action Death Sentence avec Kevin Bacon, hommage aux films d'auto-justice. En 2011, James Wan renoue avec l'énorme succès de Saw puisque son nouveau film, Insidious, produit par l'équipe de Paranormal Activity (autre phénomène du box-office), s'impose comme l'un des films les plus rentables de l'année 2011.

2013 est une année bien remplie pour le réalisateur qui met en scène Conjuring : les dossiers Warren, toujours attaché aux films d'épouvante. Nouveau carton au box-office face à des blockbusters beaucoup plus couteux qui ne fonctionnent pas aussi bien. C'est cette même année que sort aussi Insidious 2. Cette fois-ci, James Wan ne laisse personne d'autre que lui faire la suite de son film à succès et retrouve Patrick Wilson, Rose Byrne et Ty Simpkins après le premier opus. Véritable tournant dans sa carrière cinématographique, Wan réalise ensuite le musclé Fast & Furious 7 (2014).

Plus que jamais passionné par les films d'horreur, James Wan refuse la réalisation de Fast & Furious 8 (malgré la somme qui lui a été proposée par Universal) pour se centrer sur The Conjuring 2. En 2018 il met en scène son premier film de super-héros avec Aquaman.