Fu un regista altamente innovativo per la sua epoca: Attack on a China Mission (1900) contiene il primo esempio in assoluto di campo-controcampo, mentre in The Big Swallow (1901), forse il suo film più celebre, si spinge fino al primissimo piano e al dettaglio, in un'epoca in cui l'uso del primo piano costituiva ancora un'eccezione; in Fire! (1903) invece lo vediamo mescolare con perizia realtà e finzione (il carro dei pompieri è reale, mentre fittizio è l'incendio nella casa). Questo film ispirò ad Edwin Stanton Porter il suo Life of an American Fireman, prova di quanto i pionieri del cinema britannico fossero conosciuti ed imitati oltreoceano[1].
Tra il 1898 e il 1902 il regista coinvolse anche due dei suoi figli, Alan Williamson (1886-1952) e Colin Williamson (1887-1976), come protagonisti di una serie di cinque cortometraggi nei panni di due terribili ragazzini (Two Naughty Boys).[2] Quando Alan e Colin divennero troppo grandi per la parte furono sostituiti nello stesso ruolo dai loro fratelli minori, Tom Williamson (1891-1959) e Stuart Williamson (1893-1972).[3] I due fratelli minori compaiono anche individualmente in altri cortometraggi girati dal padre o dal altri registi della compagnia paterna. I fratelli Williamson furono non solo i primi attori bambini del cinema britannico ma in assoluto i primi bambini ad avere un ruolo protagonistico in un serial cinematografico.[4]
La casa di produzione fondata da James Williamson nel 1898, la Williamson Kinematographic Company, conobbe un periodo di forte espansione intorno al 1907 quando aprì i suoi uffici a Londra. Successivamente Williamson si dedicò sempre più sporadicamente alla produzione e alla regia di film per concentrarsi sull'attività ingegneristica: processi di sviluppo per pellicole, produzioni di fotocamere e cineprese e altre mansioni legate alla cinematografia.
Si spense il 18 agosto 1933 in seguito ad un attacco cardiaco.
