Читал в Гарварде лекции по физиологии, психологии, философии, а также возглавлял первую в Америке психологическую лабораторию.
Свою философию У. Джемс характеризовал как “радикальный эмпиризм”, провозглашая единственной реальностью непосредственный чувственный опыт индивида. Давая эмпирическую трактовку религиозного опыта, он отвергал традиционный теистический дуализм творца и творения и основанную на нем богословскую концепцию религии и религиозной веры. Хотя религия получает в его теории прагматическое оправдание, она истолковывается как спонтанно возникающие субъективные переживания и описывается в психологических терминах. Всесторонний анализ религиозного опыта, проведенный У. Джемсом, и сделанные им выводы позволяют говорить о том, что американский ученый был одним из основателей психологии религии, ставшей в XX в. самостоятельной дисциплиной в рамках религиоведения
.
Основные сочинения У. Джемса: “Принципы психологии” (1890), “Воля к вере и другие очерки популярной философии” (1897), “Многообразие религиозного опыта: Изучение человеческой природы” (1902), “Прагматизм” (1907), “Значение истины” (1909), “Плюралистическая Вселенная” (1909).