Детство провёл в графстве Суррей. В 1997 году поступил в Университет Салфорда, где два года изучал медиа, музыку и актёрское мастерство. Вскоре был замечен лондонским актёрским агентством. В 15 лет Джим присоединился к музыкальной группе Dilated Spies. Когда группа распалась, он сфокусировался на актёрской карьере.

В течение почти десяти лет снимался в основном на телевидении – в сериалах и в телефильмах. Его дебют на большом экране состоялся в высоко оцененной критиками драме «Лицом к лицу» (2004).

Карьера Джима резко пошла в гору после того, как его утвердили на главную роль в музыкальном фильме Джули Тэймор «Через Вселенную», в котором Джим сыграл молодого англичанина, попавшего в 60-е годы в Америку. В 2008 году Стерджесс снялся в исторической драме «Ещё одна из рода Болейн» вместе с Натали Портман и Скарлетт Йоханссон. В своём следующем фильме он сыграл Бена, талантливого студента Массачусетского университета, которого профессор математики втягивает в мир профессиональных игроков в покер. Фильм "Двадцать одно" собрал в мировом прокате 134 млн доллара, получив признание как публики, так и критиков.