Брук родился в Бенаресе и длительное время служил в Бирме в составе армии Британской Ост-Индской компании. В 1825 году он был ранен и отослан в Англию для поправки здоровья. В 1830 году он вернулся в Мадрас, но опоздал и не смог поступить снова на военную службу.
Джеймс Брук предпринял безуспешную торговую поездку на Дальний Восток. В 1835 году умер его отец, завещав ему ?30 000, на которые он оснастил корабль. Он отправился на остров Борнео, и в 1838 году прибыл в Кучинг, попав в период восстаний даяков против власти Султана Борнео. Он предложил свою помощь султану, и смог с помощью своей команды добиться мира, за что получил от султана титул раджи Саравака. При этом султан высоко оценил его военную помощь трону. Официально декларация Султана появилась несколько позже, 18 августа 1841 года.
Брук стал активно заниматься управлением Саравака, проводя многочисленные реформы. В 1847 году он совершил краткую поездку в Лондон.
В 1851 году против Брука были выдвинуты обвинения, и для расследования назначена королевская комиссия в Сингапуре. Обвинения не удалось доказать, но временами их выдвигали снова и снова.
За последние десять лет правления он пережил три инсульта, но продолжал править страной. Его трон занял его племянник, Чарльз Джонсон Брук.
Образ Брука неоднократно освещался в литературе, он стал также прототипом многих литературных героев.
В честь Брука был назван вид бабочек-птицекрылов Trogonoptera brookiana.
