Spree, oudste dochter van den kamper stadscommandant Jan Spree en van Metje Schrik, een Harlingsche. Ook de vader van den stadscommandant had in zijn tijd dezelfde betrekking bekleed en zijn moeder Martha Boyer was afstammeling van fransche (normandische) réfugié's. Dit ter mogelijke verklaring van van Vloten's fel en haastig temperament.
In Kampen genoot Jan van Vloten het lager onderwijs van meester Kooiman en, na den dood van zijn vader in 1829, het middelbaar dier dagen op de scholen van vader en zoon van Wijk, algemeen bekende paedagogen, door hem herhaaldelijk dankbaar herdacht. In 1835 ging hij met moeder en eenige zuster Anna Cornelia, de latere vrouw van den geleerde Gerard Hamaker, naar Leiden om daar theologie te studeeren. Na de beide voorbereidende jaren, waarin hij zich voornl. op de talen, oostersche en westersche, oude en nieuwe, toelegde, volgde hij de college's van van Hengel, Kist, Clarisse, van den orientalist Weyers, den theoloog Rutgers, die hem in het Sanskrit inwijdde, van Thorbecke, Kaiser e.a., deed zijn examens magna en summa cum laude, hield zijn proefpreeken en promoveerde in 1843 op een dissertatie: Quaestionum Paulinarum caput unum.
Na zijn promotie werd hij benoemd tot leeraar in geschiedenis en Fransch aan het erasmiaansch gymnasium te Rotterdam, welke betrekking drie jaar duurde en eindigde met zijn ontslag, wegens een geschil met rector en curatoren, in Mei 1846. De vier volgende maanden besteedde hij aan een voetreis door Baden en Württemberg, waar hij met de voormannen der Tübinger school, Baur en Zeller kennis maakte (de beschrijving van reis, verblijf en omgang in Gids 1848, I, 606-629 en Levensbode III, 1866, 47-72) en vestigde zich daarna als onafhankelijk geleerde in Leiden. Hij hield zich in deze jaren bezig met kritische studiën over het ook in Nederland opkomend modernisme en met de uitgave van historische en letterkundige handschriften. Veel had hij voor zijn ontwikkeling als historicus te danken aan Bakhuizen van den Brink. Daarnaast was hij door vriendschaps- en studiebanden verbonden met de Vries, Fruin en Jonckbloet en werd door den laatste in 1854 aangewezen als zijn opvolger. Na de voltrekking van zijn huwelijk met Johanna Elisabeth Hendrika Christina van Gennep, dochter van Mr. Arnold van Gennep, vice-president van de rotterdamsche rechtbank, en Elisabeth van Assendelft de Coningh, aanvaardde hij dus het hoogleeraarschap aan het Atheneum te Deventer op 16 Febr. 1855 met een Redevoering over de zedelijke werking der vaderlandsche taal-, letter- en staatsgeschiedenis (Deventer 1855).
In Deventer schreef hij, tijdens zijn professoraat, verschillende groote werken, als Nederlands Opstandtegen Spanje (1856-58, 2 dr.), aanvankelijk als voorlezingen voor belangstellenden gehouden; Baruch d' Espinoza (Amst. 1862, 2 dr.); Aesthetika of Schoonheidskunde (Dev. 1863-65, 3 dr.) en tal van werken en artikelen betreffende de plaatselijke, provinciale en vaderlandsche geschiedenis. De uitgave van Hooft's Brieven (Leiden 1855-58), van een volledigen Cats (Schiedam 1855-62), een volledigen Vondel (Schiedam 1863-66) en een onnoemelijk aantal bloemlezingen ten gebruike bij het onderwijs in de letteren, vallen ook in dezen tijd, benevens zijn medewerking aan het vrijdenkerstijdschrift De Dageraad. Op maatschappelijk en staatkundig gebied dreef hij den deventerschen gemeenteraad tot een beslissing inzake de gemeente-weiden, tot de oprichting van een weerbaar-