Cook wurde am 27. Oktober 1728 in dem kleinen Dorf Marton in Yorkshire in eine bescheidene ländliche Familie geboren. Schon früh von seinen Geschwistern und Altersgenossen ausgezeichnet, erhielt der junge Cook dank der Schirmherrschaft des örtlichen Lord of the Manor eine gute Ausbildung.
Mit 17 arbeitete er für einen Ladenbesitzer in Staithes bei Whitby. Hier entschied er, dass ein Leben auf See das war, was er wollte, und machte eine Lehre bei einer Firma von Kohleverladern in Whitby. Mit 18 ging er zum ersten Mal zur See. Sein Schiff, das Freie Liebe , schleppte Tyne-Kohle nach London vor der Rückfahrt nach Whitby.
Er arbeitete hart in Mathematik und Astronomie, was für Navigatoren sehr wichtig war. Bald wurde ihm das Kommando über ein Handelsschiff angeboten, das Freundschaft . Eine solide und für jemanden mit seiner Herkunft einigermaßen bemerkenswerte Karriere in der Handelsmarine schien gesichert. Aus bis heute umstrittenen Gründen wandte er sich stattdessen an die Royal Navy, degradierte von seinem Rang als Kapitän und fing mehr oder weniger wieder an.
Er kannte sich jetzt auf einem Schiff aus und kannte die oft schwierigen Küsten Großbritanniens hervorragend. Erfahrungen mit Nordsee, Ostseerouten, Irischer See und Ärmelkanal konnte er vorweisen, doch das reichte dem ambitionierten Cook offenbar nicht.
Als er der Marine beitrat, wurde er zunächst nicht weit weggeschickt, sondern patrouillierte im Ärmelkanal, als Großbritannien sich im Krieg mit Frankreich befand. Sein erster Kommandant Kapitän Joseph Hamar wurde schnell unter einer Wolke seines Kommandos enthoben. Als Captain Palliser aus Yorkshire das Kommando übernahm. Der junge Koch fand einen Mentor und einen Lehrer für Fähigkeiten wie Kartenlegen und Navigation. In den nächsten Jahren würde er mehrmals im Einsatz sein und sich den Rang eines Vollmeisters sichern.
Sein erstes Schiff als Kapitän war die HMS Pembroke und seine erste Reise würde als Teil einer Flotte sein, die entschlossen war, die Franzosen aus dem heutigen Kanada zu vertreiben.
Die Franzosen waren auf den Sankt-Lorenz-Strom angewiesen, um ihre Truppen und Siedlungen zu versorgen. Zu diesem Zweck wurden zwei beeindruckende Festungen gebaut. Es war klar, dass, wenn Großbritannien den Fluss einnehmen und halten könnte, die Franzosen gezwungen sein würden, Kanada, wenn nicht sogar ganz Nordamerika, aufzugeben.
Auf der Reise nach Kanada würden 26 Mann verloren gehen, die meisten an Skorbut. Als Verantwortlicher für die Sicherstellung der Pembroke Funktioniert hätte, hätten die Kosten der Krankheit für Mensch und Schiff Cook beeindruckt, und seine spätere Aufmerksamkeit für die Ernährung hätte tiefgreifende Auswirkungen auf das Leben der Seeleute gehabt.
Auf dieser militärisch erfolgreichen Reise sollte Cook sich mit einem Armeeleutnant Samuel Holland anfreunden und die Kunst und Wissenschaft des Vermessungswesens erlernen. Er machte sich schnell daran, die St. Lawrence zu vermessen, und seine Bemühungen wurden in der Admiralität zur Kenntnis genommen. Seine Fähigkeiten in dieser Hinsicht würden ein Markenzeichen für den Rest seiner Karriere sein.
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Nachdem er sich durch einen großen militärischen Sieg ausgezeichnet hatte und weitere Jahre in Nordamerika verbracht hatte, kehrte Cook im Alter von 33 Jahren nach London zurück und heiratete prompt eine junge Frau seiner Bekannten Elizabeth Batts.
Innerhalb von drei Monaten würde er jedoch beauftragt werden, Neufundland zu vermessen, und nach seiner Rückkehr von dieser ersten Vermessung würde er an der Taufe seines ersten Kindes, eines Sohnes, teilnehmen. In den nächsten Jahren würde er weiterhin Großbritanniens neu erworbenes Land kartieren und jeden Winter nach Hause gehen, um sie zu transkribieren und zu kopieren.
Im Sommer 1766 beobachtete er auf eigene Initiative aufmerksam eine Sonnenfinsternis und seine Bekanntheit breitete sich bei der Royal Society aus. Hier war ein Marineoffizier, der sowohl mit einem Teleskop als auch mit einem Schiff umgehen konnte.