Dès son plus jeune âge, James Gunn a le virus du cinéma. Du haut de ses 12 ans, en compagnie de son frère Sean, il réalise des films courts avec sa caméra super 8, avec pour sujet de prédilection : les zombies. C'est donc tout naturellement qu'il étudie par la suite l'écriture scénaristique à l'université de Columbia.

Ses débuts dans le cinéma, James Gunn les fait en tant que scénariste. Dans les années 90, il rejoint la Troma Entertainment de Lloyd Kauffman, entreprise réputée pour ses séries B et autres films parodiques, pour laquelle il rédige le script de Tromeo et Juliet, une réécriture subversive de la célèbre pièce de Shakespeare. Il s'attaque ensuite à la comédie de super-héros The Specials, nanar volontaire, où il tient également un petit rôle aux côtés de Rob Lowe. Les talents d'écriture et le sens de l'autodérision du scénariste ne passent pas inaperçus : en 2002, une grande maison hollywoodienne requiert ses services pour l'adaptation des aventures du chien détective Scooby-Doo et sa suite en 2004. La même année, il se voit confier les rênes du scénario de L'Armée des morts, excellent remake du terrifiant Zombie (1978) de George A. Romero, porté à l'écran par le très en vogue Zack Snyder.

Alors scénariste, acteur et producteur, James Gunn surprend en s'essayant à la réalisation en 2006, avec Horribilis, comédie horrifique absolument déjantée mettant en scène Nathan Fillion et Elizabeth Banks face à une horde de mollusques extraterrestres. Satisfait de cette expérience, il retourne derrière les caméras en 2010, pour la comédie noire et sanglante, Super, menée par le duo Ellen Page et Rainn Wilson, et deux ans plus tard, participe au film à sketches My Movie Project, pour lequel il dirige le segment Beezel.