Bradley blev diakon 1719, men tog avsked från sitt andliga ämbete, när han 1721 blev astronomie professor i Oxford. Han var den förste, som (1727) uppställde en teori om ljusetsaberration[förtydliga]. År 1741 blev han, efter Halley, kunglig astronom vid observatoriet i Greenwich. Han gjorde upptäckter och iakttagelser av jordaxelns nutation med mera. Bradley ägnade även omsorg åt förbättrandet av de astronomiska apparaterna. En del av hans manuskript offentliggjordes 1776-1805 i Astronomical observations made at the royal observatory at Greenwich 1750-62. Hans Miscellaneous works and correspondence offentliggjordes 1832. James Bradley har fått ge namn åt bergsmassivet Mons Bradley på månen.
