Joe Morton est le fils d'Evelyn et Joseph Thomas Morton, Sr., ce dernier étant officier de renseignement dans l'armée américaine.
Après des études à l'Université Hofstra, Joe Morton fait ses débuts artistiques à Broadway, dans la comédie musicale Hair. Il est par la suite nominé pour un Tony Award pour sa prestation dans Raisin, une autre comédie musicale.
Il apparaît aussi dans de nombreuses productions télévisuelles et cinématographiques, et ce à partir des années 70. En 1984, il est la tête d'affiche de Brother, où il joue un extra-terrestre qui atterrit à New-York. Mais l'acteur se fait un nom en 1991 lorsque James Cameron le fait tourner dans Terminator 2 : Le Jugement dernier.
Avec plus de 70 films à son actif, Joe Morton est un acteur très prolifique, quand bien même sa carrière l'a cantonné essentiellement à des seconds rôles.