En1873, á morte do seu pai, John James Strutt, herdou o título de barón. Nos primeiros anos da súa vida sufriu fraxilidade física e mala saúde. Estudoumatemáticas noTrinity College daUniversidade de Cambridge en1861, graduándose en1865. Comezou a traballar en1879 como profesor de física experimental na devandita universidade e como director do Laboratorio Cavendish defísica experimental (1879-1884).
En1887 trasladouse aLondres, onde foi profesor defilosofía natural da Real Institución ata1905. Foi tamén secretario da Real Sociedade de Londres (1887-1896) e presidente da mesma (1905-1908). Desde1892 ata1901 actuou como gobernador do condado de Essex por expreso desexo do rei e foi chanceler da Universidade de Cambridge desde1908 ata1919.
As primeiras investigacións de Rayleigh recóllense na súa obraThe Theory of Sound (2 vols., 1877-78), na que se describe un novo procedemento para medir as vibracións acústicas. No campo daóptica realizou unha serie de traballos sobre apolarización da luz, contribuíu á teoría daradiación do corpo negro e logrou dar unha explicación da cor azul do ceo. Ademais foi o responsable da determinación de unidades eléctricas de medida e realizou traballos sobre aluz, acor, aelectricidade, adinámica da resonancia, asvibracións de gases e sólidos elásticos.
Tamén fixo estudos acerca dacapilaridade e doelectromagnetismo e achegou ideas á teoría da formación e estabilidade das veas líquidas. Pero probablemente o seu labor científico máis importante consistiu na coidadosa determinación das densidades dosgases atmosféricos. Buscando unha explicación á diferenza de densidades donitróxeno do aire e do obtido a partir donitrato amónico, descubriu, en colaboración con SirWilliam Ramsay, o elementoargon (1894).
Ingresou na Orde do Mérito con motivo da coroación deEduardo VII e en1904 foi galardoado coPremio Nobel de Físicapolas súas investigacións sobre a densidade dun bo número de gases así como polo descubrimento do argon.
