"Det är en fantastisk känsla att vara hemma igen i en fantastisk klubb där jag började som sexåring. Jag längtar efter att sätta i gång", säger hon till Chelseas hemsida.
Lauren James spelade i Chelsea under ungdomsåren men gjorde sin seniordebut för rivalklubben Arsenal som 16-åring 2017. De tre senaste säsongerna har hon spelat för Manchester United.
Den 19-åriga anfallaren har skrivit på ett fyraårskontrakt och enligt brittiska medier är övergången värd 200 000 pund med bonusar, motsvarande 2,4 miljoner kronor, vilket är den största övergångssumman mellan två WSL-klubbar.
I Chelseas herrlag spelar även Lauren James bror Reece.
Tidigare under dagen meddelade Chelsea att engelska högerbacken Hannah Blundell går motsatt väg och kommer att spela i Manchester United framöver.