У 1960 році Джозеф Нельсон здобув ступінь бакалавра наук в університеті Британської Колумбії, в 1962 році — ступінь магістра наук в університеті Альберти і в 1965 році в університеті Британської Колумбії після захисту своєї дисертації на тему «Hybridization and isolating mechanisms in Catostomus commersonii and Catostomus macrocheilus (Pisces: Catostomidae)» він здобув ступінь доктора філософії (PhD). Джозеф С. Нельсон викладав в університеті Альберти, ставши там 1 липня 2002 емеритом[2]. У вільний час він займався карате, в якому отримав чорний пояс[3].
Нельсон був відзначений у 2000 році Американським товариством рибальства, в 2002 році він був удостоєний нагороди імені Роберта Х. Гіббса за видатний внесок в розвиток іхтіології. У 2006 році нагороджений медаллю провінції Альберта[en]. Був обраний президентом Американського товариства іхтіологів і герпетологів.