James Pawelczyk ukończył studia na wydziale biologii i psychologii Uniwersytetu Rochester w 1962 r., zaś tytuł magistra nauk przyrodniczych i psychologii otrzymał na stanowym Uniwersytecie Pensylwanii w roku 1985. Następnie podjął studia doktoranckie na uniwersytecie w Teksasie, uzyskując tytuł doktora nauk biologicznych, które kontynuował w Centrum Medycyny teksaskiego uniwersytetu w Dallas. Tam też rozpoczął pracę jako asystent profesor kardiologii i bioinżynierii. Od 1995 r. jest profesorem fizjologii i kinezjologii w Centrum Badań Fizjologicznych na Uniwersytecie w Pensylwanii.
Badania dr. Pawelczyka koncentrują się wokół zagadnienia, jak zanik czynności ruchowych wpływa na regulację ciśnienia krwi. Problem ów dotyczy około pół miliona Amerykanów cierpiących na chwilowe zaburzenia ciśnienia, powodujące nietolerancję ortostatyczną, czyli niemożliwość zapewnienia przez organizm człowieka dopływu odpowiedniej dawki krwi do jego mózgu. Podobne objawy zaobserwowano również u ludzi powracających z kosmosu. Zainteresowana więc tego typu badaniami NASA (Krajowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej) zaproponowała naukowcowi współpracę, w 1995 roku wybierając go jako specjalistę do laboratorium neurologii promu kosmicznego “Columbia”. James Pawelczyk wziął udział w misji STS-90 na pokładzie “Columbii” na przełomie kwietnia i maja 1998 r. Przeprowadził wówczas badania eksperymentalne dotyczące zmian w systemie nerwowym człowieka, regulacji ciśnienia krwi, zachowania równowagi, snu i kontroli ruchowej w stanie nieważkości.
