В 1944 г. Гленн был направлен в 155-ю истребительную эскадрилью КМП. Принимал участие в боевых операциях на Тихом океане. На истребителе F-4U выполнил 59 боевых вылетов с Маршалловых островов.

В 1945 г. вернулся в США и служил в 9-м авиакрыле КМП. В 1946–1948 гг. проходил службу в 218-й истребительной эскадрилье КМП, которая базировалась на острове Гуам, и участвовал в патрульных полётах над Северным Китаем.

С июня 1948 по декабрь 1950 г. Гленн служил лётчиком-инструктором на авиастанции КМП Корпус-Кристи в Техасе, а затем в Боевой школе самолётов-амфибий G-2/G-3 в Квантико, штат Вирджиния.

Участвовал в войне в Корее, сначала в качестве пилота 311-й истребительной эскадрильи КМП на самолёте F-9F «Пантер» на базе Похонг-донг в Корее, и выполнил 63 боевых вылета. Затем был временно переведён в ВВС и с февраля по сентябрь 1953 г. выполнил 27 боевых вылетов на самолёте F-86 «Сейбр». Зачтены сбитыми 3 истребителя МиГ-15 во время боёв над рекой Ялуцзян на границе Китая и Северной Кореи.

В 1953 г. поступил в Школу лётчиков-испытателей ВМС в Пэтьюксент-Ривер, штат Мэриленд, которую окончил в июле 1954 г. С ноября 1956 г. по апрель 1959 г. служил в Отделе конструирования истребителей Управления аэронавтики ВМС США в Вашингтоне, округ Колумбия.

16 июля 1957 г., будучи офицером проекта самолёта F8U «Крусадер», Джон Гленн установил трансконтинентальный рекорд скорости, перелетев на этом самолёте из Лос-Анджелеса в Нью-Йорк за 3 часа 23 минуты 8,4 секунды со средней скоростью 1164,39 км/ч, улучшив предыдущий рекорд на 21 минуту.

В январе 1965 г. вышел в отставку из КМП США в звании полковника. Общий налёт около 9000 часов, 3000 — на реактивных самолётах.

В апреле 1959 г. был зачислен в первый отряд астронавтов НАСА. Прошёл полный курс подготовки и специализировался по всем вопросам, связанным с конструкцией, контрольно-измерительным оборудованием и системами управления капсулы «Меркури» и её тренажёра.

Гленн был дублёром Алана Шепарда во время суборбитального полёта 5 мая 1961 г. на «Меркури MR-3» («Фридом-7») и Вирджила Гриссома во время суборбитального полёта 21 июля 1961 г. на «Меркури MR-3».

Полёт состоялся 20 февраля 1962 г. на корабле «Меркури MA-6». Выполнил три витка вокруг Земли. Стал первым американским астронавтом, совершившим орбитальный космический полёт. Продолжительность полёта составила 4 часа 55 минут 23 секунды.

В январе 1963 г. Гленн был переведён на программу «Аполлон» и принимал участие в разработке лунного корабля. 16 января 1964 г. ушёл из отряда астронавтов НАСА с целью участия в выборах в сенат конгресса США. В 1997 г. предложил НАСА свою кандидатуру для проведения на орбите медицинских (геронтологических) экспериментов. 16 января 1998 г. НАСА официально объявило о том, что Джон Гленн назначен специалистом по полезной нагрузке в экипаж STS-95.

С 29 октября по 7 ноября 1998 г. Гленн совершал полёт в качестве специалиста полёта шаттла «Дискавери STS-95». Так как Джон Гленн в этот момент ещё оставался сенатором, то он стал уже вторым сенатором-астронавтом (после Джейка Гарна). Установил мировой рекорд, совершив свой второй полёт в возрасте 77 лет. Перерыв между полётами составил более 36 лет. Продолжительность полёта составила 8 суток 21 час 44 минуты 55 секунд.

В ноябре 1974 г. Гленн был избран сенатором США от штата Огайо от Демократической партии. Переизбирался ещё трижды — в 1980, 1986 и 1992 гг. Оставался сенатором до января 1999 г. Являлся членом Комитета по Вооружённым силам и лидером демократов в сенатском комитете по правительственным делам. В 1984 и 1988 гг. Гленн выдвигался кандидатом от Демократической партии на пост президента США, но оба раза его кандидатура не была поддержана на конвентах демократов в качестве основной кандидатуры.

Его именем назван один из исследовательских центров НАСА в Кливленде, штат Огайо, имя внесено в Зал славы американских астронавтов.

Родился 25 марта 1928 г. в городе Кливленд, штат Огайо. В 1946 г. окончил среднюю школу. Отучился два года в Висконсинском университете, а затем перевёлся в Военно-морскую академию.

В 1952 г. окончил Военно-морскую академию США и получил степень бакалавра наук.

В 1971 г. прошёл обучение в Гарвардской школе бизнеса по военной программе разработки перспективных средств управления.

С марта 1973 г. работал в компании, занимавшейся горными разработками, портовыми и прибрежными буксирными перевозками и изготовлением торфяных брикетов для промышленного садоводства и сельского хозяйства. В марте 1975 г. стал президентом и главным исполнительным директором этой компании.

С января 1977 по январь 1981 г. занимал пост президента телефонной компании в Хьюстоне, производящей оборудование для бизнес-коммуникаций, затем, по февраль 1991 г., работал в родственной корпорации сначала в должности вице-президента, курирующего группу отделений корпораций, занимающихся бизнес-коммуникациями, а затем исполнительным вице-президентом и членом совета директоров.

18 октября 2000 г. вошёл в совет директоров компании «Спейс медиа».

Основал собственную компанию «Ловелл комюникейшн» и является её президентом. Одна из задач компании — распространение информации о космических программах США.

В ВМС с 1952 г., служил в различных авиационных соединениях. В 1958 г. окончил Школу лётчиков-испытателей ВМС в Мэриленде. В течение четырёх лет работал лётчиком-испытателем в лётно-испытательном центре ВМС. Был руководителем программы F4H «Фантом», одним из главных лётчиков-испытателей этой машины.

С 1971 г. (после окончания Гарвардской школы бизнеса) служил пилотом-инструктором и инженером по технике безопасности в 101-й истребительной эскадрилье на авиастанции в Вирджинии. Ушёл в отставку из ВМС в марте 1973 г. в звании капитана I ранга.

В сентябре 1962 г. был зачислен в отряд астронавтов НАСА во время второго набора.

Первый полёт в космос Джеймс Ловелл совершил с 4 по 18 декабря 1965 г. в качестве пилота корабля «Джемини-7». Во время полёта было проведено сближение на расстояние 30 см с выведенным позже кораблём «Джемини-6». После 5-часового совместного полёта корабли вновь разошлись. Сам полёт являлся на тот момент рекордным по продолжительности: 13 суток 18 часов 35 минут 1 секунда.

В январе 1966 г. был назначен дублёром командира корабля «Джемини-10», и предполагалось, что он будет командиром корабля «Джемини-13» (тогда ещё не было известно, что последним станет полёт «Джемини-12»). Однако после гибели в авиакатастрофе в феврале 1966 г. основного экипажа корабля «Джемини-9» Эллиота Си и Чарльза Бассета экипаж Джеймса Ловелла стал дублирующим экипажем «Джемини-9» и, соответственно, основным экипажем «Джемини-12».