James Key studiował inżynierię mechaniczną na Uniwersytecie w Nottingham. Brytyjczyk ukończył studia w 1996 roku, a jego naukę sfinansowała firma Lotus Engineering[2]. W tym samym roku zaangażował się w program rozwojowy samochodu Lotus Esprit GT1[3]. W 1998 roku dołączył do zespołu Jordan Grand Prix. Na początku był on inżynierem odpowiedzialnym za gromadzenie danych, następnie został inżynierem wyścigowym Takumy Satō[4][5]. Później także pracował w dziale aerodynamicznym i był szefem działu, zajmującymi się badaniami nad rozwojem samochodów[3][5].
23 listopada 2005 zespół MF1 Racing poinformował, że James Key został dyrektorem technicznym zespołu[3]. Funkcję tą zachował, gdy zespół zmienił najpierw nazwę na Spyker przed rozpoczęciem sezonu 2007 i potem na Force India przed sezonem 2008[5]. 23 lutego 2010, hinduski zespół ogłosił odejście Keya z zespołu[6]. Dzień później, Brytyjczyk został mianowany dyrektorem technicznym ekipy Sauber, w miejsce Willy'ego Rampfa[7]. 3 lutego 2012 postanowił odejść ze szwajcarskiej stajni[8]. 6 września 2012, zespół Scuderia Toro Rosso ogłosiło Jamesa Keya jako nowego dyrektora technicznego zespołu[9]. Pod koniec lipca 2018, McLaren potwierdził, że Key zgodził się zostać dyrektorem technicznym zespołu, zastępując Tima Gossa[10]. 22 lutego 2019, zespoły McLaren i Scuderia Toro Rosso porozumiały się, dzięki czemu Brytyjczyk mógł rozpocząć współpracę z brytyjską stajnią od 25 marca[11].
