Ein Nachkomme eines James Otis, der 1631 von England nach New England auswanderte, wuchs der junge Otis in Vermont auf und zog im Alter von 19 Jahren nach Troy, New York und später nach Brattleboro, Vermont, wo er an verschiedenen Arbeitsplätzen arbeitete. Von 1838 bis 1845 fertigte er in Brattleboro Waggons und Waggons und zog dann mit seiner Familie nach Albany, New York, wo er als Mechanikermeister in einer Bedstead-Fabrik mehrere arbeitssparende Maschinen erfand. Im Jahr 1851 war er in Bergen, New Jersey, wieder als Master Mechanic in einer Bedstead Fabrik.,
Die Firma Bergen schickte ihn 1852 nach Yonkers, New York, um eine neue Fabrik zu betreiben und ihre Maschinen zu installieren. Dort entwarf und installierte er den sogenannten „Sicherheitszug“, den ersten Aufzug, der mit einer automatischen Sicherheitsvorrichtung ausgestattet war, um ein Herunterfallen der Hebekette oder des Seils zu verhindern. Im nächsten Jahr trat er von seinem Job zurück und richtete in Yonkers einen kleinen Aufzugsladen ein, in dem er seine erste Aufzugsmaschine am 20. Es schleppte Fracht., Bestellungen gab es nur wenige, bis Mai 1854, als er im Crystal Palace in New York City seinen Aufzug demonstrierte, indem er auf der Plattform hoch in der Luft fuhr und den Seilschnitt bestellte. März 1857 installierte er den ersten Sicherheitsaufzug für den Personenverkehr im Geschäft von E. V. Haughwout & Co. in New York City. Januar 1861 patentierte er eine unabhängig gesteuerte Dampfmaschine für den Aufzugseinsatz (installiert 1862)., Diese Erfindung legte den Grundstein für das Geschäft, das seine beiden Söhne Charles und Norton nach seinem Tod als Eigentümer der Otis Elevator Company fortführten.
Otis entwickelte auch eine Reihe anderer mechanischer Erfindungen. 1852 patentierte er einige Eisenbahnwaggons und Bremsen. 1857 patentierte er einen Dampfpflug und 1858 einen Backofen.