Ди Маджо был 3-кратным обладателем награды «Самый полезный игрок» и 13 раз принимал участие в матчах всех звёзд (единственный бейсболист, игравший в матчах всех звёзд в каждом сезоне, в котором он участвовал). За свою карьеру он выполнил 361 хоум-ран (5-й результат в истории).
Джо был восьмым из девяти детей итальянских иммигрантов Джузеппе (1872—1949) и Розалии Ди Маджо (1878—1951). Когда Джо был один год, его семья переехала в Сан-Франциско.
Джузеппе, как и его предки, был рыбаком. Брат Ди Маджо, Том, рассказал биографу М. Аллену, что отец Розалии, также рыбак, писал ей, что Джузеппе переехал из своего родного города Isola delle Femmine в Калифорнию и, в конечном счёте, обосновался около отца Розалии в тамошнем городе Питсбурге. Через четыре года он заработал достаточно денег и перевёз к себе Розалию и их дочь, которая родилась после того, как он уехал в Соединенные Штаты.
Джузеппе надеялся, что его пять сыновей тоже станут рыбаками. Ди Маджо вспоминал, что делал все возможное, чтобы не чистить отцовскую лодку, поскольку запах мёртвой рыбы вызывал у него отвращение. Джузеппе называл его «ленивым» и «ни на что не годным» и не мог понять, как бейсбол мог помочь Ди Маджо «убежать от бедности».
Ди Маджо был полупрофессионалом, когда Винс Ди Маджо, игравший за команду San Francisco Seals, уговорил своего менеджера взять Ди Маджо в команду; 1 октября 1932 года состоялся его профессиональный дебют.
В 1934 году его карьера могла закончиться. По дороге к сестре на ужин он порвал связки в левом колене. San Francisco Seals хотели продать контракт Ди Маджо за 100 000 $. Скаут Нью-Йорк Янкиз Билл Эссик был убеждён, что Джо сможет вылечить повреждение колена, и уговорил владельцев клуба купить Ди Маджо. После того как Ди Маджо успешно прошел медосмотр, он был куплен 21 ноября в обмен на 5 игроков и 25 000 $. При этом сезон он закончил, играя за San Francisco Seals и привёл их к чемпионству, а самого Ди Маджо назвали самым ценным игроком Лиги.
Ди Маджо дебютировал в высшей лиге за Нью-Йорк Янкиз 3 мая 1936 года. За 13 сезонов, которые Ди Маджо провёл за «Нью-Йорк Янкиз», он 9 раз становился чемпионом лиги.
7 февраля 1949 года Ди Маджо подписал рекордный контракт на 100 000 $ (70 000 $ плюс бонусы) и стал первым бейсболистом, который зарабатывал 100 000 $.
Ди Маджо был принят в бейсбольный Зал славы в 1955 году. Brooklyn Dodgers предложили ему работу тренера в 1953 году, но он отклонил предложение.
Ди Маджо вступил на службу в ВВС США 17 февраля 1943 года в звании сержанта. Он служил в Санта-Ане, на Гавайях и в Атлантик-Сити, шт. Нью-Джерси инструктором по физическому воспитанию. Он был демобилизован в сентябре 1945 года.
Джузеппе и Розалия Ди Маджо были среди тысяч немецких, японских и итальянских иммигрантов, которым после бомбардировки Перл-Харбора было запрещено отъезжать от дома далее чем на 5 миль без разрешительного документа. Джузеппе было запрещено плавать в заливе Сан-Франциско, где он десятилетиями удил рыбу, а его лодка была конфискована. В 1944 году Розалия получила американское гражданство, а Джузеппе в 1945 году.
В январе 1937 года Ди Маджо познакомился с актрисой Дороти Арнольд (Dorothy Arnold). Они обвенчались в Церкви Святого Петра и Павла в Сан-Франциско 19 ноября 1939 года. 23 октября 1941 у них родился сын Джозеф Пол Ди Маджо III (Joseph Paul DiMaggio III).
14 января 1954 года Ди Маджо и Мэрилин Монро тайно расписались в мэрии Сан-Франциско. Этот брак продержался всего 9 месяцев.
1 августа 1962 года он опять сделал предложение Мэрилин, но 5 августа она была найдена мёртвой. Её смерть посчитали самоубийством, но ходили бесконечные слухи о заговоре. Опустошенный, он организовал её похороны. На протяжении 20 лет три раза в неделю он присылал полдюжины красных роз на её могилу. Он никогда не говорил публично об их отношениях и никогда больше не женился.
В 1970 году Ди Маджо стал представителем марки Mr. Coffee. Он был лицом электрических кофеварок Mr. Coffee.
12 октября 1998 года Ди Маджо был госпитализирован в больницу Memorial Regional Hospital в Голливуде, шт. Флорида для операции рака лёгкого и оставался там в течение следующих 99 дней. 19 января он вернулся к себе домой, где и умер 8 марта 1999. Джо Ди Маджо был похоронен на кладбище Holy Cross Cemetery в Colma, Калифорния.
В августе того же года в возрасте 57 лет скончался сын Ди Маджо.