1. Terrible Joe Moran (1984) (TV) .... Joe Moran
2. Ragtime (1981) .... Commissioner Rheinlander Waldo
   ... aka Love and Glory (Philippines: English title)
   
   
3. Arizona Bushwhackers (1968) (voice) .... Narrator
4. The Ballad of Smokey the Bear (1966) (TV) .... Narrator
5. One, Two, Three (1961) .... C.R. MacNamara
6. The Gallant Hours (1960) .... Fleet Admiral William F. Halsey Jr.
   
   
7. Shake Hands with the Devil (1959) .... Sean Lenihan
8. Never Steal Anything Small (1959) .... Jake MacIllaney
9. Man of a Thousand Faces (1957) .... Lon Chaney
10. "The Christophers" .... Professor Graham (1 episode, 1957)
        - A Link in the Chain (1957) TV Episode .... Professor Graham
11. "Robert Montgomery Presents" .... George Bridgeman (1 episode, 1956)
    ... aka Lucky Strike Theater
    ... aka Montgomery's Summer Stock
    ... aka The Robert Montgomery Summer Theater
        - Soldier from the Wars Returning (1956) TV Episode .... George Bridgeman
12. These Wilder Years (1956) .... Steve Bradford
13. Tribute to a Bad Man (1956) .... Jeremy Rodock
14. Mister Roberts (1955) .... Capt. Morton
15. The Seven Little Foys (1955) .... George M. Cohan
16. Love Me or Leave Me (1955) .... Martin Snyder
17. Run for Cover (1955) .... Matt Dow
    ... aka Colorado (USA: reissue title)
18. A Lion Is in the Streets (1953) .... Hank Martin
19. What Price Glory (1952) .... Capt. Flagg
20. Come Fill the Cup (1951) .... Lew Marsh
21. The West Point Story (1950) .... Elwin 'Bix' Bixby
    ... aka Fine and Dandy (UK)
22. Kiss Tomorrow Goodbye (1950) .... Ralph Cotter
    
    
23. White Heat (1949) .... Arthur 'Cody' Jarrett
24. The Time of Your Life (1948) .... Joseph T. (who observes people)
25. 13 Rue Madeleine (1947) .... Robert Emmett 'Bob' Sharkey aka Gabriel Chavat
26. Blood on the Sun (1945) .... Nick Condon
27. Johnny Come Lately (1943) .... Tom Richards
    ... aka Johnny Vagabond (UK)
28. You, John Jones! (1943) .... John Jones
29. Yankee Doodle Dandy (1942) .... George M. Cohan
30. Captains of the Clouds (1942) .... Brian MacLean (bush pilot)
31. The Bride Came C.O.D. (1941) .... Steve Collins
32. The Strawberry Blonde (1941) .... T. L. 'Biff' Grimes
33. City for Conquest (1940) .... Danny Kenny (Young Samson)
34. Torrid Zone (1940) .... Nick 'Nicky' Butler
35. The Fighting 69th (1940) .... Jerry Plunkett
    
    
36. The Roaring Twenties (1939) .... Eddie Bartlett
37. Each Dawn I Die (1939) .... Frank Ross
    ... aka Killer Meets Killer
38. The Oklahoma Kid (1939) .... Jim Kincaid
39. Angels with Dirty Faces (1938) .... Rocky Sullivan
40. Boy Meets Girl (1938) .... Robert Law
41. Something to Sing About (1937) .... Terrence 'Terry' Rooney (stage name of Thadeus McGillicuddy)
    ... aka Battling Hoofer (USA: recut version)
42. Great Guy (1936) .... Johnny 'Red' Cave
    ... aka Pluck of the Irish (UK)
43. Ceiling Zero (1936) .... Dizzy Davis
44. Frisco Kid (1935) .... Bat Morgan
45. Mutiny on the Bounty (1935) (uncredited) .... Extra
46. A Midsummer Night's Dream (1935) .... Bottom, the Weaver
47. The Irish in Us (1935) .... Danny O'Hara
48. 'G' Men (1935) .... 'Brick' Davis
49. Devil Dogs of the Air (1935) .... Thomas Jefferson 'Tommy' O'Toole
50. The St. Louis Kid (1934) .... Eddie Kennedy
    ... aka A Perfect Week-End (UK)
    ... aka A Weekend Perfect
51. Here Comes the Navy (1934) .... Chester 'Chesty' J. O'Conner
52. He Was Her Man (1934) .... Flicker Hayes, aka Jerry Allen
53. Jimmy the Gent (1934) .... 'Jimmy' Corrigan
54. Lady Killer (1933) .... Dan Quigley
55. Footlight Parade (1933) .... Chester Kent
56. The Mayor of Hell (1933) .... Richard 'Patsy' Gargan
57. Picture Snatcher (1933) .... Danny Kean
58. Hard to Handle (1933) .... Myron C. 'Lefty' Merrill
59. Winner Take All (1932) .... Jim 'Jimmy' Kane
60. The Crowd Roars (1932) .... Joe Greer
61. Taxi! (1932) .... Matt Nolan
62. Blonde Crazy (1931) .... Bert Harris
    ... aka Larceny Lane (UK)
63. Smart Money (1931) .... Jack
64. The Millionaire (1931) .... Schofield, Insurance Salesman
65. The Public Enemy (1931) .... Tom Powers
    ... aka Enemies of the Public (UK)
66. Other Men's Women (1931) .... Ed 'Eddie' Bailey
    ... aka The Steel Highway
67. The Doorway to Hell (1930) .... Steve Mileaway
    ... aka A Handful of Clouds (UK)
68. Sinners' Holiday (1930) .... Harry Delano
    ... aka Women in Love

Cagney je rođen u New Yorku.Sin je Jamesa Cahneyja Sr., Amerikanca irskog podrijetla koji je radio kao barmen i amaterski bokser, i Carolyn Nelson; njegova baka s majčine strane bila je norveški kapetan broda, dok mu je deda sa majčine strane bio Amerikanac iz Irske. Crvenokosi, plavooki Cagney maturirao je u srednjoj školi Stuyvesant u New Yorku 1918. pa je nakon toga pohađao Columbia univerzitet.

28. septembra 1922., oženio se sa plesačicom Frances Willard ("Billie") Vernon (1899.-1994.), s kojom je ostao do kraja života. Usvojili su sina, Jamesa Cagneyja Jr., i ćerku, Cathleen "Basey" Cagney.

I njegov brat William, koji bio i producent, i sestra Jeanne, bili su glumci.

Cagney je počeo da glumi u vodviljima i na Broadwayu. Kad je Warner Bros. otkupio prava na film Penny Arcade, angažovali su Cagneyja i Joan Blondell sa pozornice da nastupe na filmu u preimenovanom projektu Sinner's Holiday (1930.), s Grantom Withersom u glavnoj ulozi.

Cagney je počeo da nastupa u glavnoj ulozi u brojnim filmovima, stvorivši etiketu 'čvrstog momka' u seriji kriminalističkih filmova počevši s filmom Državni neprijatelj (1931.), koji je od njega stvorio senzaciju. Njegova karijera nastavila se sa filmomovima Smart Money (1931.), njegova jedina saradnja sa Edwardom G. Robinsonom (film je zapravo snimljen pre Državnog neprijatelja, ali objavljen kasnije), Blonde Crazy (1931.), Hard To Handle (1933.). Glumio je i jednog Shakespeareovog lika u filmu - Nicka Bottoma u ekranizaciji Sna letnje noći iz 1935. Cagney je posle nastupio s Humphreyjem Bogartom u filmovima Anđeli garavih lica (1938.) i Burne dvadesete (1939.)

Iako nikad nije rekao da je levičar nego "čvrsti Demokrat", Cagney je izgubio ulogu trenera fudbalske ekipe Notre Dame u filmu Knute Rockne, All American, koja je pripala njegovom prijatelju Patu O'Brienu jer je Cagney potpisao peticiju potpore anti-klerikalnoj špaskoj republikanskoj vladi u Španskom građanskom ratu. Administracija Notre Damea, koja je kontrolisala sve aspekte filma, odbila je da da Cagneyju ulogu. Bilo je to veliko razočaranje za Cagneyja, koji se nadao da će mu uloga fudbalske legende biti prekretnica nakon gangsterskih uloga.

1942. je osvojio Oscara za ulogu Georgea M. Cohana u filmu Yankee Doodle Dandee. Posle toga se vratio svojim gangsterskim korenima u filmu Raoula Walsha, Belo Usijanje (1949.), a glumio je i tiranskog kapetana broda u filmu Gospodin Roberts, zajedno s Jackom Lemmonom i Henryjem Fondom.

Nakon 1979. Cagneyjevo zdravlje se naglo pogoršalo nakon poslednje uloge na filmu, u Ragtimeu, 1981., zaokruživši tako karijeru u kojoj je nastupio u više od 70 filmova, iako je zadnji film pre Ragtimea, bio onaj iz 1961. Jedan, dva, tri, Billyja Wildera. Tokom ovog perioda, Cagney je odbijao sve filmske ponude, uključujući onu značajnu u filmu My Fair Lady, kao i blanko ček Charlesa Bludhorna da glumi Vita Corleonea u Kumu, kako bi se posvetio slikarstvu i farmi u Stanfordu, New York. Njegove uloge u Ragtimeu i Terrible Joe Moranu, TV-filmu iz 1984., dizajnirane su kako bi pomogle njegovom ozdravljenju.

Bio je jedan od osnivača Udruženja filmskih glumaca i njegov predsednik od 1942. do 1944.

James Cagney umro je u okrugu Dutchess, na farmi u Clinton Cornersu, New York, sa 86 godina, od srčanog udara, uzrokovanog dijabetesom. Sahranjen je na groblju Gate of Heaven u Hawthorneu, New York.