Прадед изобретателя жил в другой части Шотландии и был убит во время гражданской войны алой и белой роз при защите Ковенанта. Его дом, землю и другое имущество победители конфисковали, пустив по миру осиротевшее семейство.
Малолетнего Томаса, деда изобретателя, приютили родственники, они же дали ему образование. В середине XVII в. этот Томас Уатт поселился в маленьком местечке Картдайк (или Кроуфортдайк) близ Гринока и стал учить местных жителей математике и мореходному делу. На надгробной плите он назван профессором математики, хотя трудно судить, было ли это его учёным званием или данью уважения со стороны учеников и местных жителей.
Он прожил долгую жизнь и пользовался большим авторитетом в Гриноке и за его пределами.Он занимал должность главного окружного судьи в Гриноке, был председателем церковного совета. Он руководил строительством пристройки к местной церкви, расширением моста через Клайд, проверял весы и другие меры на Гринокском рынке, штрафовал шкиперов за выход в море в воскресные и праздничные дни, наказывал засидевшихся в кабаке позже девятичасового колокола. Умер он в 1734 г.
У Томаса было двое сыновей. Джон Уатт ещё при жизни отца был определён на коронную (государственную) службу клерком баронетства, но вскоре оставил эту службу и занялся нивелировкой устья Клайда. Материалы этой Нивелировки остались в необработанном виде после его ранней смерти и были использованы племянником – изобретателем паровой машины при издании карты устья Клайда.
Второй сын Томаса, отец изобретателя, носил то же самое имя Джеймс, что и его знаменитый сын. Джеймс Уатт-старший сочетал в своей деятельности образованность, ремесло и торговлю. Он владел складом якорей, мачт, канатов корабельных блоков и других принадлежностей мореходства. Он ремонтировал и продавал подзорные трубы и квадранты, занимался строительством и ремонтом кораблей, имел одно время свои собственные корабли. Предметом его гордости был подъёмный кран, построенный им по заказу муниципалитета на гринокской пристани, и орган в одной из соседних церквей.
Как и старик Томас, Джеймс Уатт-отец увлекался механикой и математикой. В его кабинете висел портрет Ньютона и изобретателя логарифмов Нипера. Однако от должности судьи, предложенной ему после смерти Томаса, отец изобретателя отказался.