Figlio di un camionista e di una cantante lirica, Hetfield inizia a seguire lezioni di pianoforte a nove anni, passando poi alla batteria (suonata dal fratello David) e infine alla chitarra elettrica. Nonostante le lezioni di piano, James suona la chitarra da autodidatta e non legge nè scrive spartiti.Da adolescente i suoi gruppi preferiti sono AC/DC, Thin Lizzy, Black Sabbath, Aerosmith e UFO.I genitori di Hetfield sono adepti di Christian Science: da sempre ciò causa nel giovane musicista numerosi conflitti interiori, che ispirarono alcuni brani tra cui Dyers Eve e The God That Failed.James inizia la carriera da chitarrista negli "Obsession". Dopo la morte della madre, la famiglia si trasferisce a Los Angeles (California), dove James frequenta la Downey High School. A scuola conosce Ron McGovney, al quale insegna a suonare il basso elettrico e con il quale forma i "Leather Charm".Dopo il diploma, James inizia a lavorare in una ditta di stampa di adesivi, per poter acquistare una strumentazione decente ed iniziare la carriera musicale vera e propria. Fu uno dei primissimi ad usare la combinazione tanto cara oggi al metal ottenuta dal connubio fra amplificatore Mesa Boogie e pickup attivi EMG.
Black Sabbath - Metallica - Slayer - Sepultura - Satyricon - Kreator, più in generale, buon vecchio Hard Rock, Thrash bay area condito con un po' di quello teutonico, black e death scandinavi.