Получил известность благодаря телевизионному телесериалу «Доктор медицины Маркус Уэлби», за который он был награждён премией «Эмми» и «Золотым глобусом». В 1980-х годах он исполнил главную роль в телевизионном сериале «Отель» (1983—1988). В 1983 году Джеймс Бролин почти стал новым Джеймсом Бондом после Роджера Мура в фильме «Осьминожка», но продюсеры в последний момент всё-таки утвердили Мура. Самым известным фильмом с участием Джеймса Бролина является «Козерог-1» Питера Хайамса. В последние годы Бролин снимается преимущественно в фильмах класса «В» либо в небольших эпизодических ролях в нашумевших фильмах («Траффик» Стивена Содерберга (2000)).

У Джеймса Бролина трое детей (в том числе актёр Джош Бролин) от предыдущих браков, а в 1998 году Джеймс Бролин женился на Барбре Стрейзанд.

Сначала любовь, потом свадьба / Love, Wedding, Marriage /(2011)
Angel Camouflaged /(2010)
Бурлеск / Burlesque /(2010)
Защитники (сериал)/ The Defenders /(2010-2011)
Последняя воля / Last Will /(2010)
Пригвожденная / Nailed /(2010)
Bitter/Sweet /(2009)
Продавец / The Goods: Live Hard, Sell Hard /(2009)
Американские стандарты / The American Standards /(2008)
Охотники за сокровищами / Lost City Raiders /(2008)
Последний шанс Харви / Last Chance Harvey /(2008)
Reinventing the Wheelers /(2007)
Sirens of the Caribbean /(2007)
Охота Ханта / The Hunting Party /(2007)
Lies & Alibis /(2006)
Свадебные войны / Wedding Wars /(2006)
Ясновидец (сериал)/ Psych /(2006-2010)
Вдова на холме / Widow on the Hill /(2005)
Категория 7: Конец света / Category 7: The End of the World /(2005)
Мальчишник / A Guy Thing /(2003)
Рейганы / The Reagans /(2003)
Дефективный детектив (сериал)/ Monk /(2002-2009)
История Антуана Фишера / Antwone Fisher /(2002)
Мастер перевоплощения / The Master of Disguise /(2002)
Поймай меня, если сможешь / Catch Me If You Can /(2002)
Skyscrapers: Going Up /(2000)
Дети фортуны / Children of Fortune /(2000)
Траффик / Traffic /(2000)
To Love, Honor & Betray /(1999)
Закон и порядок. Специальный корпус (сериал)/ Law & Order: Special Victims Unit /(1999-2012)
Западное крыло (сериал)/ The West Wing /(1999-2006)
Брак по расчету / A Marriage of Convenience /(1998)
California (сериал)/(1997)
Вкус возмездия / El aroma del Copal /(1997)
Война моего брата / My Brother`s War /(1997)
Гудбай Америка / Goodbye America /(1997)
Золотые крылья Пенсаколы (сериал)/ Pensacola: Wings of Gold /(1997-2000)
Море дьявола / The Haunted Sea /(1997)
Опасное трио / Lewis & Clark & George /(1997)
To Face Her Past /(1996)
Грязные деньги / Blood Money /(1996)
Земля обетованная (сериал)/ Promised Land /(1996-1999)
Следы убийцы / Tracks of a Killer /(1996)
Супруги Харт в Австралии / Hart to Hart: Harts in High Season /(1996)
Угон самолета: Рейс 285 / Hijacked: Flight 285 /(1996)
Extreme (сериал)/(1995)
Сават. Правдивая история о первом в мире кикбоксере / Savate /(1995)
Смертельный вирус / Terminal Virus /(1995)
Эксперт / The Expert /(1995)
Indecent Behavior II /(1994)
We the People /(1994)
Визуальная Библия: Деяния святых Апостолов / The Visual Bible: Acts/(1994)
Параллельные жизни / Parallel Lives /(1994)
Перри Мэйсон: Дело гримасничающего губернатора / A Perry Mason Mystery: The Case of the Grimacing Governor /(1994)
Правосудие Берка (сериал)/ Burke`s Law /(1994-1995)
Страх / Relative Fear /(1994)
Angel Falls (сериал)/(1993)
Beyond the Call/(1993)
Gunsmoke: The Long Ride /(1993)
Обманутые сердца / Paper Hearts /(1993)
Предвидение убийства / Visions of Murder /(1993)
Бензин, еда, жилье / Gas, Food Lodging /(1992)
Городской / City Boy /(1992)
Пески времени Сидни Шелдона / The Sands of Time /(1992)
Сестры близнецы / Twin Sisters /(1992)
И море раскроет тайну / And the Sea Will Tell /(1991)
Тед и венера / Ted & Venus /(1991)
High Score /(1990)
Кошмар на 13-м этаже / Nightmare on the 13th Floor /(1990)
Плохой Джим / Bad Jim /(1990)
Удар в спину / Back Stab /(1990)
Голос сердца / Voice of the Heart /(1989)
Финишная черта / Finish Line /(1989)
Розанна (сериал)/ Roseanne /(1988-1997)
Deep Dark Secrets /(1987)
Intimate Encounters /(1986)
Сохранить мечту / Hold the Dream /(1986)
Beverly Hills Cowgirl Blues /(1985)
White Water Rebels /(1983)
Ковбой / Cowboy /(1983)
Отель (сериал)/ Hotel /(1983-1988)
Mae West /(1982)
The Ambush Murders /(1982)
Высший риск / High Risk /(1981)
Night of the Juggler /(1980)
Ужас Амитивилля / The Amityville Horror /(1979)
Steel Cowboy /(1978)
Автомобиль-убийца / The Car /(1977)
Козерог один / Capricorn One /(1977)
Gable and Lombard (/1976)
Class of `63/(1973)
Trapped /(1973)
Западный мир / Westworld /(1973)
Short Walk to Daylight /(1972)
Угонщик самолетов / Skyjacked /(1972)
Оуэн Маршалл: советник по законам (сериал)/ Owen Marshall: Counselor at Law /(1971-1974)
City Beneath the Sea /(1969)
Доктор Маркус Уэлби (сериал)/ Marcus Welby, M.D. /(1969-1976)
Любовь по-американски (сериал)/ Love, American Style /(1969-1974)
Бостонский Душитель / The Boston Strangler /(1968)
The Cape Town Affair /(1967)
The Monroes (сериал)/(1966-1967)
Way Out /(1966)
Бэтмен (сериал)/ Batman/(1966-1968)
Парень по кличке Флинт / Our Man Flint /(1966)
Фантастическое путешествие / Fantastic Voyage /(1966)
The Patty Duke Show (сериал)/(1965)
Valentine`s Day (сериал)/(1965)
Джон Голдфарб, пожалуйста, иди домой! / John Goldfarb, Please Come Home! /(1965)
Долгое жаркое лето (сериал)/ The Long, Hot Summer (/1965-1966)
Дорогая Брижит / Dear Brigitte /(1965)
Экспресс Фон Райена / Von Ryan`s Express /(1965)
12 O`Clock High (сериал)/(1964-1967)
До свидания, Чарли / Goodbye Charlie /(1964)
Путешествие на дно океана (сериал)/ Voyage to the Bottom of the Sea /(1964-1968)
Take Her, She`s Mine /(1963)
Вирджинец (сериал)/ The Virginian /(1962-1971)
Bus Stop (сериал)/(1961)
Follow the Sun (сериал)/(1961)

Продюсер:
Стоячая овация / Standing Ovation /(2010)
Американские стандарты / The American Standards /(2008)
Sirens of the Caribbean /(2007)
Золотые крылья Пенсаколы (сериал)/ Pensacola: Wings of Gold /(1997-2000)
We the People /(1994)

Режиссер

Война моего брата / My Brother`s War /(1997)
Золотые крылья Пенсаколы (сериал)/ Pensacola: Wings of Gold /(1997-2000)
Молодые наездники (сериал)/ The Young Riders /(1989-1992)
Отель (сериал)/ Hotel /(1983-1988)