A Pennsylvania állambeli Waterlooban született, átlagos jövedelmű kereskedő és gazdálkodó családban, öt gyerek közül másodikként.
Több tulajdonságával kitűnt iskolatársai közül: igen szorgalmasan tanult, szeretett olvasni, önfejű és rettegett verekedő volt. Szövődményes rózsahimlő következtében 19 éves korától meggyengült a hallása,
szaglása és ízérzékelése. Az 1. világháborúban a tengerészgyalogságnál szolgált, majd 1919-ben első lett az USA katonai lövészbajnokságán. 1920-ban feleségül vette kamaszkori iskolatársát, Louisa Ella
Weckessert. Ugyanekkor kezdte felsőfokú tanulmányait a Chicagói Egyetem biológus szakán. Itt a pszichológus szakon tanított a behaviorizmus megalapítója és nagy hatású propagátora, John Broadus Watson,
akinek felfogását azonban Rhine hasonlóan egyoldalúnak érezte, mint a tételes vallásokat. Az egyetem pezsgő intellektuális légkörében az a meggyőződése alakult ki, hogy az ember természetéről csak
tudományos kutatással lehet megbízható ismeretekhez jutni. Szellemi fejlődésére döntő hatást gyakoroltak a brit Society for Psychical Research azon kiadványai, amelyeket jól ismert tudósok írtak részben az
akkor virágkorát élő spiritizmusról, részben a telepátiáról és rokonjelenségeiről. Oliver Lodge, Frederick Myers, Henry Sidgwick, Edmund Gurney és mások hatalmas tapasztalati anyagot gyűjtöttek össze,
amely ugyan nem tűnt minden részletében teljesen megbízhatónak, együtt mégis elég meggyőzően bizonyította számára, hogy az ember és környezete között létezik valamiféle szellemi kommunikáció a fizikában
ismert anyagi módokon túl.
Amerikában ezt a felfogást a Harvard Egyetem pszichológiai tanszékének vezetője, William McDougall képviselte a leghatározottabban, aki előzőleg a Society for Psychical Research elnöke is volt.
1922-ben Rhine levelet írt neki, kifejezve érdeklődését a telepátia iránt, majd a bátorító válasz után kapcsolatba lépett a brit mintára alakult American Society of Psychical Research néhány munkatársával.
1925-ben megszerezte doktori fokozatát a növények biokémiájának témakörében írt dolgozatával. Már előtte munkába állt biológiatanárként egy New York állambeli főiskolán, utána pedig a Nyugat-Virginiai
Egyetemen, ahol felesége is állást kapott mint latintanár. Itt félretett pénzükből 1926-ban beiratkoztak a Harvard Egyetem pszichológia szakára, mert ekkor már elhatározták, hogy hosszú távon mindketten a
telepátia kutatásával akarnak foglalkozni. Ezt végül az a szerencsés körülmény tette lehetővé, hogy McDogallnak módja lett egy új pszichológiai tanszék alapítására az észak-karolinai Duke Egyetemen, részint
kifejezetten azzal a céllal, hogy ott az ember „paranormál képességeit” (angolul „psychic abilities”) tanulmányozzák. Ezt a tudományágat ők maguk ekkor nevezték el parapszichológiának. McDougall
meghívására Rhine 1927-tól az új kutatócsoport tagja lett, később főállásban Helge Lundholm és Karl zener pszichológusok mellett.
A kutatás első évtizedeiben szinte kizárólag választásos kísérleteket végeztek, elsősorban a Zener által bevezetett öt egyszerű ábra – kör, csillag, hullámvonalak, kereszt, négyzet – alkalmazásával. A kísérletek
módszerét fokozatosan finomították, felismerve többek között a tudattalan nem-verbális jelzés, a felhalmozódási hatás és a célábrák nem teljesen véletlenszerű sorrendjére való ráhangolódás lehetőségét.
Bevezették az azóta is használatos terminológiát, mint pl. ESP, PK, pszi-jelenség, választásos és szabad-válaszos módszer stb. Felfedezték a clairvoyance, vagyis adó nélküli telepátia és a prekogníció, vagyis
jövőbeli eseményekre való ráhangolódás jelenségét. Eredményeiket Rhine 1934-ben az „Extra-Sensory Perception” című könyvben foglalta össze, 1937-ben pedig elindította a Journal of Parapsychology
folyóiratot. Már ekkor maradandó érvényű következtetéseket vontak le az ESP néhány pszichológiai tulajdonságáról, mint például az elvárás szerepe, a találatszám jellegzetes időbeli változásai stb. A negyvenes
években Louisa E. Rhine nagy számú spontán ESP-élmény leírását gyűjtötte össze és elemezte különféle szempontok szerint, miután négy gyermekük elég idős lett ahhoz, hogy ismét munkába állhasson.
Ahogy a laboratórium tevékenysége világszerte egyre ismertebbé vált, felerősödött körülötte a laikusok lelkes csodálata és a tudósok gyanakvó kritikája egyaránt. Az utóbbit jelentős mértékben motiválta Rhine
megkérdőjelezhetetlen evidenciaként vallott nézete, miszerint az általuk kutatott jelenségek közvetlenül bizonyítják az emberi elme nem-anyagi természetét; mi több, kutatásuk pontosan ezért fontos. 1954-ben
ezt írta (Rhine 1954):
„A parapszichológiai jelenségek fontosságának felismeréséhez nagyban hozzájárul, ha szemügyre vesszük valódi ellenfele, a filozófiai materializmus gyengeségét... A materializmus hipotézisének a
parapszichológiai kísérleteken kívül eddig nem volt perdöntő próbája, és ezt a hipotézist most a parapszichológia egyértelműen megcáfolta. Következésképp a másik oldalnak nincsenek olyan
bizonyítékai, amik további cáfolatot kívánnának. A parapszichológiai tapasztalat súlya alatt a materializmus egyszerűen összeomlik.”
(„It adds greatly to one’s appreciation of psi to know the weakness of its real antagonist, the philosophy of materialism... There has, of course, never been any crucial test of the hypothesis of materialism
other than the experiments of parapsychology and they have conclusively disproved it. Consequently there is no evidence for the other side of the issue which the psi hypothesis would have to refute. The
case for materialism simply collapses in the face of the evidence against it from parapsychology.”)
A hozzá csatlakozó munkatársak természetszerűleg osztották ezt a nézetet, amely mindmáig uralkodó a tudományos parapszichológiában. Az utána jövő nemzedék csaknem minden jelentős
képviselője – Joseph Gaither Pratt, Karlis Osis, Rhea White, Rex Stanford, John Palmer, James Carpenter, Charles Honorton, Helmut Schmidt stb. – az ő személyes irányításával kezdett a területtel
foglalkozni. Ők a kísérleti eljárások körét jelentősen kitágították, például Schmidt bevezette az elektronikus véletlenszám-generátorok alkalmazását, Honorton pedig a Ganzfeld-technikát, de
mindvégig ragaszkodtak ahhoz a módszertani igényességhez, amit a tudományos parapszichológiában Rhine honosított meg.
(Ez az életrajzi összefoglaló Denis Brian (1982) „Az elvarázsolt utazó” című könyve nyomán készült.)