Jeho matka mala český pôvod, preto niekoľkokrát navštívil Českú republiku. Slúžil ako pilot na viacerých námorných a leteckých základniach a v septembri 1962 ho vybrali do druhej skupiny amerických astronautov.
Lovell letel do vesmíru štyrikrát v rámci misií Gemini 7, Gemini 12, Apollo 8 a Apollo 13.
Misiu Gemini 7 absolvoval v decembri 1965 spoločne s Frankom Bormanom a trvala v tom čase rekordných 14 dní. Počas jej trvania došlo k spojeniu s loďou Gemini 6A. Išlo o historicky prvé spojenie pilotovaných kozmických lodí na obežnej dráhe Zeme.
Za necelý rok letel Lovell do vesmíru druhýkrát v lodi Gemini 12 spoločne s kozmonautom Edwinom Aldrinom. Táto misia zavŕšila program pilotovaných letov Gemini.
V roku 1968 posádka lode Apollo 8 v zložení Lovell, Frank Borman a William Anders ako prvá opustila obežnú dráhu Zeme a ako prvá obletela Mesiac (celkom desaťkrát) a uvidela na vlastné oči jeho odvrátenú stranu.
Po štvrtýkrát a naposledy sa ocitol Lovell vo vesmíre v apríli 1970 ako kapitán lode Apollo 13. Na palube s ním boli Fred Haise a John Swigert. Cieľom misie bolo uskutočniť tretie pristátie ľudskej posádky na povrchu Mesiaca. Počas letu však došlo 14. apríla k výbuchu jednej z kyslíkových nádrží, ktorý vážne poškodil servisný modul.
Riadiace stredisko v Houstone muselo v priebehu nasledujúcich štyroch dní s vynaložením nesmierneho úsilia vyvinúť núdzové scenáre, vďaka ktorým sa podarilo posádku dopraviť v poriadku naspäť na Zem.
Od prezidenta Richarda Nixona dostal Lovell Prezidentskú medailu slobody, jedno z dvoch najvyšších civilných vyznamenaní v Spojených štátoch.
Na motívy tejto udalosti, ktorú Lovell opísal vo svojej knihe Lost Moon (Stratený Mesiac), natočil režisér Ron Howard v roku 1995 film s názvom Apollo 13. Lovella v ňom stvárnil Tom Hanks.
Po odchode z NASA v roku 1973 sa Lovell stal prezidentom firmy The Bay-Houston Towing Company. O päť rokov neskôr začal šéfovať firme Fisk Telephone Systems. Do dôchodku odišiel v roku 1991.
V roku 2000 navštívil Lovell českú obec Dolní Lukavice, odkiaľ pochádzali predkovia jeho matky, a dostal tam čestné občianstvo.
Lovell po sebe zanechal štyri deti – dvoch synov a dve dcéry.
Zdroj feed teraz.sk