Drugoplanowy aktor charakterystyczny, często portretujący czarne charaktery. Zadebiutował w 1978 roku w serialu telewizyjnym "
Free Country", a jego debiutem kinowym był dramat Taylora Hackforda "
Jak wylansować piosenkarza". Pojawił się obok
Toma Cruise'a i
Rebeki De Mornay w "
Ryzykownym interesie" i w młodzieżowej komedii
Richarda Donnera "
Goonies", jako jeden z maminsynków prześladujących grupę młodych bohaterów poszukujących pirackiego skarbu. W filmie muzycznym "
La Bamba" zagrał producenta, który odkrywa samorodny talent Ritchie Valensa (
Lou Diamond Phillips). Wystąpił w "
Imperium słońca"
Stevena Spielberga, obok
Christiana Bale'a i
Johna Malkovicha. Utrudniał życie
Robertowi De Niro w komedii kryminalnej "
Zdążyć przed północą". W niewielkiej roli pojawił się w komedii z gwiazdorską obsadą "
Druga miłość" z
Beeban Kidron,
Shirley MacLaine i
Marcello Mastroiannim oraz w dramacie obyczajowym "
Trzy serca", gdzie wcielił się we właściciela agencji towarzyskiej, w której pracuje
William Baldwin.
Wysokobudżetowe filmy sensacyjne z udziałem Joe Pantoliano to przebój kasowy "
Ścigany" z
Harrisonem Fordem i "
Wydział pościgowy", w którym obok
Tommy Lee Jonesa powtórzył swoją rolę ze "
Ściganego", oraz "
Bad Boys" z
Willem Smithem i thriller "
Kongo". Współpracował z braćmi Wachowskimi przy czarnej komedii "
Brudne pieniądze" w roli gangstera Ceasara, a w ich widowiskowym filmie science-fiction "
Matrix" dał się zapamiętać jako zdradliwy Cypher. W nieudanym filmie o wrestlingu "
Kibice do dzieła!" aktor wcielił się w Titusa Sinclaira, człowieka, który ustawia walki. Duże sukcesy odniósł w serialach telewizyjnych, m.in. w "
Okrutnych ulicach", a od 2001 roku występując także w popularnym serialu o mafii "
Rodzina Soprano" w roli Ralpha Cifaretto. W 2003 roku Pantoliano napisał scenariusz i wyreżyserował swój pierwszy film, "
Zupełnie jak Mona".
Prywatnie Joe Pantoliano był mężem Morgi Kester, z którą ma syna Marco. Jego drugą żoną jest od 1994 roku Nancy Sheppard, z którą ma córkę Isabellę Grace. Jest współwłaścicielem lokalu Grand Havana Room w Los Angeles.