Cronin schloss 1951 seine Studien an Southern Methodist Univsität ab und ging für weitere Ausbildung an die Universität von Chicago er 1955 promovierte. Er arbeitete anschließend am Brookhaven National Laboratory . 1958 bis 1971 war er an Universität Princeton und wurde dann Professor an der Chicago.
Cronin arbeitete zum Zerfall von Hyperonen zur Erzeugung von Myonen . Er bestimmte den totalen Wirkungsquerschnitt der Pion-Proton-Strahlung und vervollkommnete die Funkenkammer er als erster Physiker zum Nachweis von durch Photographieren der Funkenspuren nutzte.
Cronin erhielt 1980 zusammen mit Val Fitch den Physik - Nobelpreis "für die Entdeckung von Verletzungen fundamentaler im Zerfall von neutralen K-Mesonen"