Az első gitárt négyévesen akasztotta a nyakába, hatévesen pedig hangról hangra megtanulta Jimi Hendrix Voodoo Child című számát. Alig 12 évesen már B.B. King előtt léphetett fel, vele később többször is turnézott együtt. Két év múlva a Bloodline nevű zenekarban játszott a jazz- és rockvilág nagyjainak „csemetéivel” közösen: Berry Oakley jr.-ral, Waylon Kriegerrel és Erin Davisszel. Első saját lemeze 2000-ben, A New Day Yesterday címmel jelent meg, olyan zenészek vendégszereplésével, mint Gregg Allman, Rick Derringer és Leslie West. Ezt 2002-ben a So, It's Like That követte, amely sokkal rockosabbra sikerült, mint a bemutatkozó album.
Az igazi sikert azonban a Blues Deluxe című album hozta meg a részére.
A „Blues évében” – 2003-ban megjelent CD-vel a Billboard blues-listájának az élére került. A lemez három saját szerzemény mellett feldolgozásnótákat tartalmaz B.B. Kingtől, John Lee Hookertől, Elmore James-től és Albert Collins-tól. 2005-ben megjelent lemeze: a Had To Cry Today, az Album Of The Year címet kapta a világ egyik legismertebb blueszal foglalkozó internetes oldalának, a BluesWax olvasóitól. A soron következő, You And Me című lemezével ismét a Billboard blues-slágerlistájának az élén landolt. A 2006-ban megjelent album producere Kevin Shirley, akinek segítségével erőteljes hangzást sikerült elérni. A bevált recept szerint saját és feldolgozásnóták kerültek rögzítésre, amelyek közül kiemelkedik Jimmy Page és Robert Plant szerzeménye, a Tea For One. A dobos pedig ki is lehetne más, mint a legendás Led Zeppelin korán elhunyt dobosának fia, Jason Bonham.
Sloe Gin című albuma 38 hétig szerepelt a Billboard blues slágerlistájának Top 10-ében.
Idén – csakúgy, mint az elmúlt évben – a Guitar Player Magazine olvasói az év bluesgitárosának választották. Joe Bonamassa azonban nem csupán zenészként tevékenykedik, hisz tagja a Blues Foundation szervezetének, valamint szóvivője a Blues In The Schools programnak.