楽器商であった父の元、幼少の頃よりギターと戯れスティーヴィー・レイ・ヴォーンを完璧に弾ける“ギターの神童”として注目を集める。11歳の頃からダニー・ガットンに師事し、ブルース、ジャズ、カントリー、そしてハードロックに至るまで様々な音楽の基礎を身に付ける。またダニー・ガットンがニューヨークでライヴを行うときは毎回バンドメンバーとしてライヴに出演し、ジョーが12歳の時にはB.B.キングの目に留まりオープニングアクトに抜擢された。
そしてジョーが17歳の時にマイルス・デイヴィスの息子、エリン・デイヴィスらとブルースロックバンド「Bloodline」を結成。シングル2作とアルバム1作をリリースしている。この頃からいわゆる神童的な扱いを卒業し、いよいよ本格的なミュージシャンとしての評判を博し始める。ジョーが23歳になった2000年にトム・ダウド（クリーム、リナード・スキナード、オールマン・ブラザーズ・バンド他）プロデュースによるアルバム「A New Day Yesterday」でソロデビューを果たす。以来現在までにアルバム11作（含ライブアルバム2作）と、精力的にリリースを続ける。そのスタジオアルバムのうち6作が米ビルボード・ブルース・チャート1位を獲得するなど、現在最も注目を集める若手ブルースロック・ギタリストとしての地位を不動のものとしている。またライヴは年間200本という驚異的なペースで行っており、2009年5月4日には彼のキャリア・ハイライトとなるロンドンのRoyal Albert Hall公演を行い、7日間でチケットを完売させ名実共に大物ギタリストとしての名を欧米全土に知らしめた。またこの公演ではエリック・クラプトンがゲスト出演をしている。
また、同年9月に日本企画のベスト盤「ザ・ベスト・オブ・ジョー・ボナマッサ」をリリースし、日本デビューを飾る。またリリースに伴い初の来日公演を行い、その圧倒的なパフォーマンスと卓越した演奏力、そしてピュアな人間性にブルースファン、ギターロックファンを魅了した。そして2010年3月に、ソロデビュー11作目となるアルバム「ブラック・ロック」をリリース。B.B.キングが初めてゲスト参加したこのアルバムは、メモリアルアルバムにふさわしく、楽曲、演奏、歌唱、どこを切っても秀逸なパフォーマンスが収められている。
ジョーが影響を受けたギタリスト／ミュージシャンとしてB.B.キング, ロバート・ジョンソン, ダニー・ガットン, エリック・クラプトン, エリック・ジョンソン, アルバート・コリンズ, スティーヴィー・レイ・ヴォーン, バディ・ガイ, マディ・ウォーターズ, Tボーン・ウォーカー, ポール・コゾフ, ピーター・グリーン, ゲーリー・ムーア, ローリー・ギャラガー, ジェフ・ベック, ジミー・ペイジらを上げている。さらにB.B.キング, エリック・クラプトン, ジェフ・ベック, アルバート・コリンズ, バディ・ガイ, フォーリナー, ジョー・クッカー, グレッグ・オールマン, ジョン・リー・フッカー, ポール・ロジャース, エリック・ジョンソンを始めとした幾多のブルースロック界の伝説と言われるギタリストらと同じステージでパフォーマンスしてきた。
2008年にはGibsonカスタムショップから「インスパイヤード・バイ・シリーズ」よりヴィンテージ加工が施されたゴールドトップのレスポール「Joe Bonamassaシグニチャー・モデル」が300本限定で発売された。ちなみにこの「インスパイヤード･バイ･シリーズ」からシグニチャー・モデルを作られたのは全米ではジョーのほかにジミ・ヘンドリックス、ザック・ワイルド、ピーター・フランプトン、キーファー・サザーランド、ロイ・オービンソン、ジョニー・Ａ、ウォーレン・ヘインズ、エリオット・イーストンしかいない。Joeは熱心なギターコレクターとしても有名で、200本以上のギターを所有しているが「自分の名前が入ったモデルは本当に特別。この上なく光栄なことだ！」と語っている。
