Bucke se narodil v roce 1837 nedaleko Londýna v Ontariu poměrně gramotným anglickým přistěhovalcům. Byl sourozencem v početné rodině a prožil typické farmářské dětství té doby. Když jako dospívající chlapec opustil domov, vydal se na cestu za novými památkami a dobrodružstvím až do USA – z Columbusu v Ohiu na západ do Kalifornie – a cestou manuálně pracoval na příležitostných brigádách. Byl členem putovní skupiny, která musela bojovat o život při útoku Šošonů, jejichž územím procházela. Bucke se pokoušel hledat zlato, ale nepodařilo se mu dosáhnout významného nálezu. Vrátil se do Ontaria.
V roce 1858 se Bucke zapsal na lékařskou fakultu McGillovy univerzity v Montrealu, kde přednesl vynikající dizertační práci. Ačkoli se věnoval všeobecné medicíně (krátce jako lodní chirurg, aby si mohl zaplatit cestu po moři), Bucke se specializoval na psychiatrii. Stáž absolvoval v Londýně v Anglii (v nemocnici University College Hospital) a při pobytu na východním pobřeží Atlantského oceánu navštívil Francii. Bucke byl řadu let nadšencem racionalistické filozofie Augusta Compta. Rád také četl poezii.
Bucke se v roce 1865 oženil s Jessie Gurdovou. Manželé měli sedm dětí.
V roce 1877 byl Bucke jmenován ředitelem provinčního ústavu pro choromyslné v Londýně v Ontariu a tuto funkci zastával téměř do konce svého života. Bucke byl na svou dobu pokrokový, věřil v humánní kontakt a normalizaci běžného života v ústavu (Bucke podporoval organizovaný sport a to, co bychom dnes nazvali „pracovní terapií“).
Bucke měl vždy přátele mezi literáty a milovníky literatury (zejména poezie). V roce 1869 si přečetl knihu amerického básníka Walta Whitmana Listy trávy a hluboce na něj zapůsobila. S Whitmanem se setkal v roce 1877 a vzniklo mezi nimi trvalé přátelství (Bucke nakonec napsal básníkův publikovaný životopis). Bucke vypracoval teorii intelektuálního a emocionálního vývoje člověka a kromě toho, že publikoval a přednášel odborné články, napsal o své teorii knihu s názvem Morální přirozenost člověka, která vyšla v roce 1879. V roce 1882 byl Bucke zvolen do sekce anglické literatury Kanadské královské společnosti.
V roce 1872 prožil Bucke v Londýně zásadní zážitek svého života, prchavý mystický či poznávací zážitek, který považoval za několik okamžiků „kosmického vědomí“. Bucke popsal vlastnosti a účinky této „schopnosti“ takto: náhlé objevení; subjektivní prožitek světla (vnitřního světla); morální povznesení; intelektuální osvícení; pocit nesmrtelnosti; ztráta strachu ze smrti; ztráta pocitu hříchu. Termín „kosmické vědomí“ se však blíže odvozuje od dalšího rysu: živého pocitu vesmíru jako živé přítomnosti, nikoliv jako v podstatě neživé, inertní hmoty. Toto přímé vnímání, které se Bucke s velkou námahou snažil vysvětlit, oživuje teorii přírody Johanna Wolfganga von Goetha.
Ačkoli byl Bucke sečtělý (francouzsky a německy i anglicky) a hodně ovlivněn Whitmanovými spisy, prozradil, že ve snaze lépe pochopit svůj zážitek osvícení z roku 1872 byl zavázán někomu, koho osobně poznal nedlouho poté: „C.P.“ Jednalo se o samouka, dělníka, kterého mnozí, kdo ho znali, považovali za člověka, který jednak působil „jako Kristus“, jednak žil obdivuhodným a poctivým životem, Caleba Pinka.
Magnum opus Buckeho života byla kniha Kosmické vědomí (vydaná rok před jeho smrtí, v roce 1901), kterou zkoumal a psal mnoho let. Bucke v ní popsal své vlastní zkušenosti, zkušenosti současníků (především Whitmana, ale i neznámých osobností jako „C. P.“) a (jak dokládá literatura) zkušenosti a pohled historických osobností včetně Buddhy, Ježíše, Pavla z Tarsu, Plotina, Mohameda, Danta, Francise Bacona a Williama Blakea.
Bucke vytvořil teorii zahrnující tři hlavní stupně vývoje vědomí: jednoduché vědomí (vědomí zvířat), sebeuvědomění (vědomí lidské masy – zahrnující rozum, představivost atd.) a kosmické vědomí (nově vznikající schopnost a další oblast lidského vývoje). Domníval se, že mezi důsledky tohoto vývoje odhalil i dlouhodobý historický trend, kdy se náboženské koncepce a teologie stávaly stále méně strašidelnými.
Jeho odkaz je přinejmenším dvojí: Bucke byl součástí pokrokového hnutí, které se zabývalo léčbou duševně narušených jedinců ve společnosti; za druhé, jeho koncept kosmického vědomí si žil vlastním životem (možná ne vždy příliš dobře pochopeným) a pronikl do myšlení a spisů mnoha dalších lidí.
Spolu s dalšími klasickými díly, jako jsou Varieties of Religious Experience Williama Jamese (v rámci kterých byl citován), a některými nověji vydanými svazky se však Buckeho studie stala součástí základů transpersonální psychologie.
Byl jedním ze zakladatelů lékařské fakulty University of Western Ontario a jeho dokumenty jsou uloženy v univerzitní knihovně Weldon Library.