Хотя Джемс — старший никогда всерьез не думал о том, что его детям придется работать, он всеми силами поощрял интерес Уильяма к науке. У мальчика был специальный набор для химических опытов — «бунзеновская горелка и пузырьки с загадочными жидкостями, которые он мог смешивать и нагревать. Иногда ему даже удавалось устраивать небольшие взрывы. От этих жидкостей пальцы его и одежда, к огорчению отца, всегда были в пятнах» (Alien. 1967. P. 47).
Когда Джемсу исполнилось восемнадцать, он решил стать художником. Шесть месяцев он учился в мастерской Уильма Ханта в Ньюпорте, убедившись, наконец, что для карьеры живописца ему явно недостает таланта. Тогда он поступил в научную школу Лоуренса при Гарвардском университете. В те годы стало ослабевать не только его здоровье, но и уверенность в себе, что превратило Джемса в человека очень беспокойного и нервного. Джемс забросил химию, возможно, из — за слишком строгих требований, предъявляемых к работе в лаборатории, и перешел в медицинскую школу. Но и в медицине он разочаровался, заметив, что «врачевание — это, по большей части, сплошной обман… за исключением разве что хирургии, где иногда можно добиться действительно положительного результата, присутствие врача оказывает па пациента и его семью действие, в основном, успокаивающее. По стоит ли это тех денег, которые получают врачи?» (цит. но: in Alien. 1967. P. 98).
Бросив медицину, Джемс, в качестве ассистента зоолога Луи Агасси, присоединился к экспедиции, чьей целью было собрать коллекцию животных, обитающих в бассейне Амазонки в Бразилии. С этой поездкой Джемсу представился шанс сделать карьеру з биологии, но его утомляла необходимость скрупулезно собирать и описывать различных тварей, как, впрочем, и все остальные прелести экспедиционной жизни. «Я создан скорее для размышлений, чем для активной деятельности», — писал Джемс (цит. no: Lewis. 1991. P. 174). Возможно, неудачный опыт в химии и биологии предопределил позднейшее отвращение Джемса к экспериментированию в психологии.
После экспедиции 1863 года медицина больше не привлекала Джемса так, как раньше, но он, хотя и с неохотой, решил продолжить учебу — просто потому, что ни к чему другому душа не лежала. Он часто болел, жаловался на депрессии, несварение желудка, бессонницу, нарушения зрения, боли в спине. «Но было ясно, что причина всех его болезней — Америка. А единственное лекарство — Европа» (Miller & Buckhoul. 1973. P. 84).
Джемс отправился на воды в Германию. Он много читал, писал пространные письма друзьям, но депрессия не отступала. Джемс побывал на нескольких лекциях по психологии в Ьерлинском университете и позже вспоминал, что то было время, когда «психология делала свои первые шаги как наука» (цит по: AJieii. 1967. P. 140). В тот год он говорил, что если выздоровеет и дотянет до весны, то, видимо, будет учиться психологии у великого Гельмгольца и «еще какого — то Вундта». Джемс благополучно пережил зиму, по познакомиться с Вундтом ему пока не удалось. Но тот факт, что он слышал его имя еще за десять лет до основания лейпцигской лаборатории, говорит о том, что Джемс был в курсе всех тенденций научного и интеллектуального развития.
В 1869 году в Гарварде Джемс получил степень доктора медицины, но беспокойство и депрессия не покидали его. Обуреваемый невыразимыми и ужасными страхами, он подумывал о самоубийстве. Страх был столь велик, что он перестал выходить из дому по вечерам. Философию жизни, которую в то мрачное время вынашивал Джемс, вдохновило не интеллектуальное любопытство, а отчаяние. Он читал много книг по философии, в том числе эссе о свободе воли Шарля Ренувье. Взгляды этого французского философа очень сильно повлияли на Джемса. Он решил, что его собственным первым актом свободной воли станет вера в ее существование. Он убедил себя, что вера в силу воли поможет ему излечиться от депрессии. И Джемсу это в какой — то степени удалось, потому что в 1872 году он принял предложение преподавать физиологию в Гарварде, заметив по этому поводу, что «ответственная работа облагораживает человека» (James. 1902. P. 167). Через год Джемс взял отпуск, чтобы побывать в Италии, но по возвращении вернулся к преподаванию.
Свой первый курс лекций по психологии, названный «Об отношениях между физиологией и психологией» (The Relations Between Physiology and Psychology), Джемс представил в 1875/76 учебном году. Таким образом, Гарвард стал первым в Соединенных Штатах университетом, где обучали современной экспериментальной психологии. Сам Джемс формально никогда психологии не учился: первой лекцией по психологии, которую он посетил, была его собственная. Университет выделил Джемсу 500 долларов для покупки необходимого ему лабораторного оборудования.
1878 год ознаменовался двумя важными для Джемса событиями: он женился на Элис Хоув Гиббенс и подписал договор с издателем Генри Холтом на публикацию книги, которая впоследствии стала одним из классических трудов по психологии. Писать книгу он начал в свой медовый месяц, а завершил только через 12 лет.