Reconocido como uno de los actores de carácter más consumados de la industria, Joe Pantoliano logró su primer papel profesional en 1972 cuando interpretó a Billy Bibbit en la gira nacional que la compañía de Ken Kesey realizó con "Alguien Voló Sobre el Nido del Cuco".
Después de haber trabajado en el teatro de provincias y en más de cuarenta producciones fuera del circuito de Broadway, este actor nacido en Hoboken (Nueva Jersey), se trasladó a Hollywood, donde inmediatamente consiguió el fantástico papel de Angelo Maggio (encarnado por otro natural de Hoboken, Frank Sinatra, en la versión cinematográfica de 1953) en la miniserie de NBC "De Aquí a la Eternidad", interpretada por Natalie Wood, Kim Basinger, Peter Boyle y William Devane.
En la Costa Oeste siguió trabajando en el teatro, ganando un Premio Dramalogue y un Premio del Círculo de Críticos de Teatro al Mejor Actor en "Orphans". Recibió su segundo Premio Dramalogue al Mejor Actor por "Italian American Reconciliation", escrita y dirigida por John Patrick Shanley. Más recientemente (en 2003 para ser exactos), Pantoliano compartió la cabecera de cartel con Rosie Perez en la reposición de "Frankie y Johnny" representada en Broadway.
Pantoliano también triunfó en la pequeña pantalla, logrando una candidatura al premio CableACE al Mejor Actor por su intervención en uno de los episodios originales de la serie de terror de HBO "Tales From the Crypt", dirigida por Richard Donner. El resto de sus trabajos en la televisión incluyen el aclamadísimo drama de la CBS "EZ Streets", por el que fue candidato al Premio Espectadores por una Televisión de Calidad al Mejor Actor; "The Handler" en CBS; y la aplaudida serie de HBO "Los Soprano", por la que obtuvo en 2003 el Premio Emmy al Actor de Reparto Más Destacado de una serie dramática.
En la gran pantalla, Pantoliano ha intervenido en más de cien películas, con papeles memorables como el del proxeneta Guido, junto a Tom Cruise, en "Risky Business"; en "Los Goonies" (escrita por Chris Columbus), "La Bamba", "El Imperio del Sol", de Steven Spielberg; "Huida a Medianoche", de Martin Brest, junto a Robert DeNiro; "El Fugitivo", thriller interpretado por Harrison Ford, candidato al Oscar, y su segunda parte, "U.S. Marshals"; "Dos Policías Rebeldes" y "Dos Policías Rebeldes II", de Michael Bay , y "Daredevil".
Después de su papel protagonista en el thriller de 1997 "Lazos Ardientes", Pantoliano volvió a trabajar dos años después con los hermanos Wachowski, coprotagonizando junto a Keanu Reeves y Laurence Fishburne el gran éxito de taquilla de la ciencia-ficción "Matrix". También intervino al lado de Guy Pearce en el éxito de Christopher Nolan "Memento", que fue candidato a los Premios de la Academia en las categorías de Mejor Guión y Mejor Montaje, y obtuvo el de Mejor Director, Mejor Largometraje y Mejor Guión en la edición de 2002 de los Premios Independent Spirit.
Haciendo a la vez de actor y productor, Pantoliano protagonizó y produjo muy recientemente (junto con el creador de la serie y productor ejecutivo, Jack Orman) el episodio piloto del drama de la CBS "Waterfront". Protagonizó "American Standard", que igualmente produjo con Bobby Schwartz, John S. Schwartz y Ross Dinerstein; actuó en "Canvas", del director y guionista Joe Greco, en la que da la réplica a Marcia Gay Harden, y que produjo con Adam y Lucy Hammel, Sharon Lane y Bruce Beresford; también merecen destacarse sus trabajos como productor e intérprete en "Taxman" y "Second Best". Otros recientes proyectos incluyen "Wedding Daze", en el que comparte cartel con Jason Biggs e Isla Fisher, y la voz de la inteligente ardilla de la producción de Walt Disney "Enchanted".
Pantoliano también ha publicado su primer libro, que fue incluido en la lista de éxitos del New York Times, Whos Sorry Now: The True Story of a Stand-up Guy (Dutton Publishing). Es copresidente de The Creative Coalition, una organización de artistas que pretende educar al público en cuestiones sociales de importancia, e influir a la vez en el proceso político. También ha puesto en marcha su propia organización sin ánimo de lucro, No Kidding, Me Too!, dedicada a acabar con el estigma de la enfermedad mental.