James Massey a largement contribué aux domaines de la cryptographie et de la théorie de l'information. Pour ses publications et ses ouvrages, il a reçu plusieurs distinctions dont le prix Claude-Shannon, décerné par l'IEEE. En 1992, il reçoit la médaille Alexander Graham Bell également attribué par IEEE. Massey est à l'origine de plusieurs brevets.
Dans ses contributions les plus connues figure l'algorithme de chiffrement symétrique IDEA qu'il a conçu avec Xuejia Lai et que l'on retrouve par exemple dans openssl. On lui doit
également un algorithme de cryptanalyse de registre à décalage, portant le nom de Berlekamp-Massey -- il s'agit d'une adaptation d'un algorithme de décodage des codes BCH dû à Elwyn Berlekamp.
Massey était membre de l'Académie nationale des sciences aux États-Unis et membre honoraire de la Swiss Academy of Engineering Sciences.