James Ephraim Lovelock (né le 26 juillet 1919 à Letchworth (Grande-Bretagne) est un penseur, scientifique et environnementaliste indépendant de nationalité britannique. Il est spécialiste des sciences de l'atmosphère. Il vit actuellement dans le comté de Cornouailles, en Grande-Bretagne.
James Lovelock étudie la chimie à l'Université de Manchester avant d'entrer au Conseil de Recherche Médicale (Medical Research Council) de Londres. Dans les années 60, Lovelock était sous contrat avec la NASA et travaillait à mettre au point des instruments pour l'équipe chargée d'explorer les planètes, par des sondes. Il proposa alors l'analyse de l'atmosphère de Mars et soutint assez vite que s'il y en avait une, « il lui faudrait utiliser l'atmosphère pour y puiser des matières premières et évacuer ses déchets ; cela aboutirait à en modifier la composition ». Dès lors, il estima que Mars n'a pu abriter la Vie, ce qui lui valut un certain ostracisme dans le milieu scientifique. Ce premier travail scientifique lui valût d'être mis au ban, notamment par les biologistes.
Lovelock travaille ensuite avec l'éminente biologiste américaine Lynn Margulis, avec laquelle il écrit son premier article scientifique. Il y développe la théorie selon laquelle la Terre est un système de contrôle actif capable de maintenir la planète en homéostasie. Par ailleurs, il découvre les porteurs moléculaires naturels des éléments soufre et iode : le sulfure de diméthyle (DMS) et l'iodure de méthyle, qui deviendront plus tard une brique fondamentale de sa théorie. Seuls quelques spécialistes lui font alors bon accueil ; et Lovelock affronte Richard Dawkins, défenseur international de la théorie de l'évolution darwinienne, à travers son concept de gène égoïste (selfish gene en anglais). Il finit néanmoins par tomber d'accord avec le biologiste évolutionniste quant à l'incompatibilité de son modèle avec les canons darwiniens. « Comme je ne doutais pas de Darwin, quelque chose devait clocher dans l'hypothèse Gaïa » dit-il, revenant du même coup sur sa conjecture.
Pour démontrer ses postulats, Lovelock réalise alors, avec le géochimiste américain Lee Kump, en 1994, un modèle informatisé destiné à prouver un mécanisme autorégulateur simple : celui de la température terrestre, régulée par des végétaux. Ce modèle numérique, baptisé Daisyworld ("monde des pâquerettes" en français) montra qu'un système simple tendant à se préserver utilise la biosphère comme agent homéostatique. Par là même, Lovelock et son collègue prouvent que le darwinisme est compatible avec leur modèle numérique.
En 1986, à Seattle, Lovelock et ses collègues Robert Charlson, M.O. Andreae et Steven Warren, découvrent que la formation des nuages et, par voie de conséquence, le climat, dépendent du DMS, engendré par les algues de l'océan (modèle CLAW, voir le chapitre expériences ayant conduit à l'hypothèse Gaïa). Lovelock découvre alors du même coup l'un des mécanismes de régulation de Gaïa ; pour cette découverte, il reçoit en 1988 le prix Norbert Gerbier de la communauté des climatologues.
James Lovelock prend la parole dans le film-documentaire de Pierre Barougier et Olivier Bourgeois Nous resterons sur Terre (sorti en salles le 8 avril 2009) aux côtés de Wangari Maathai, Edgar Morin et de Mikhaïl Gorbatchev.