Джозеф Долтон Гукер родился 30 июня 1817 года в Хейлсуорте, Саффолк. Первым его учителем стал его отец — Уильям Гукер. Джозеф с 7 лет слушал его лекции в Университете Глазго. В 1839 году Гукер-младший получил степень доктора медицины.
После учебы Джозеф сначала был врачом. В этом качестве он совершил четырехлетнее плавание на «Эребусе» под командованием Джеймса Кларка Росса по антарктическим морям к Южному магнитному полюсу.
Экспедиция началась 30 сентября 1839 года. В числе посещенных мест была Мадейра, Тенериф, Острова Зеленого Мыса, остров Святой Елены и Мыс Доброй Надежды. Гукер везде собирал ботанические коллекции. Исследователи вернулись в Англию 4 сентября 1843 года.
Результатом путешествия для Гукера явились три сочинения: «Flora Antarctica», «Flora Novae Zelandiae» и «Flora Таsmanica».
Во время плавания на «Эребусе» Гукер прочитал «Путешествие на Бигле» Чарльза Дарвина. Его очень впечатлило мастерство Дарвина-натуралиста. После возвращения он завязывает переписку с ним. Дарвин в одном из писем попросил его классифицировать растения, которые были им собраны на Галапагосе. Гукер согласился. В свою очередь Дарвин использовал данные Гукера по географии растений для доказательства эволюционной теории. С этого началась долгая дружба ученых.
В возрасте тридцати лет Гукер был избран членом Королевского общества, а в 1873 году — его президентом. Он получил три из его медалей: Королевскую медаль в 1854 году, медаль Копли в 1887 году и медаль Дарвина в 1892 году.
Джозеф Долтон Гукер умер дома во сне 10 декабря 1911 года от скоротечной болезни.