James Mallahan Cain se narodil v irské katolické rodině v Annapolis, stát Maryland. Syn vysokoškolského pedagoga a operní zpěvačky, zdědil po matce lásku k hudbě, ale bohužel nikoliv její hlasový rozsah. Po absolvování univerzity ve Washingtonu, kterou v té době vedl jeho otec, začal pracovat jako novinář pro Baltimore Sun. Jako voják armády Spojených států strávil poslední rok 1. světové války ve Francii jako redaktor časopisu Army.
Po návratu do Států opět pracoval jako novinář – psal úvodníky pro New York World a články pro American Mercury. Krátce byl šéfredaktorem The New Yorkeru, ale nakonec se vrhla na psaní filmových scénářů a beletrie.
Přestože Cain strávil mnoho let v Hollywoodu jako scenárista, jeho jméno se objevuje v titulkách pouze u tří filmů: Algiers, Stand Up and Fight a Gypsy Wildcat. Cainův první román, Pošťák vždy zvoní dvakrát (The Postman Always Rings Twice), byla otištěn v roce 1934. O dva roky později vychází na pokračování jeho román Double Indemnity (Dvojité pojištění). Jeho láska k operní hudbě se projevila ve třech jeho románech: Serenáda, Mildred Pierceová a Kariéra v C dur. Roku 1970 mu společnost Mystery Writers of America udělila cenu Grandmaster (Velmistr).