Джо Диорио родился 6 августа 1936 года в городе Уотербери, штат Коннектикут. Ещё в детстве Джо стал интересоваться джазом. Свои первые впечатления он получил от игры дяди, который владел мандолиной, банджо и гитарой.
Позднее Джо переехал в Нью-Йорк. Он посетил выступления Арта Татума, Бади Пауэла, Трио Сони Роллинза, Финеаса Ньюборна, Каунта Бейси, Птицу, всех великих тех дней. Вскоре Джо поехал в тур с цирковой труппой. Музыка было грубоватой, но все это давало возможность вырваться из Коннектикута.
В начале 1960-х годов Джо Диорио оказался в Чикаго. Он играл со всеми великими: Эдди Харрис [Диорио участвовал в записи его хита Exodus to Jazz, 1961], Вон Фримэн, Джоди Кристиан, Харольд Джонс, Билли Уоллэс, Вилли Пикенс, Билл Янки. Он видел выступления Мадди Уотерса. Джо играл и записывался с Сони Ститом и тромбонистом Бенни Грином.
В конце 60-х Джо переехал во Флориду и стал работать в квартете Айры Сэлливана. В 1975 году Пасториус и Диорио записали c Сэлливэном знаменитую композицию Horizon.
Джо Диорио был одним из первых преподавателей в Институте Гитары. Стаж игры Диорио на гитаре — 50 лет, из них более 40 лет Джо работал и как исполнитель, и как студийный музыкант. Он играл с такими светилами джаза, как Сонни Ститт, Эдди Харрис, Айра Сэлливэн, Стэн Гетц, Хорэйс Сильвер и Фрэдди Хаббард. Не так давно у него был тур по Италии совместно с Рикардо Дель Фра (басистом Чета Бэйкера, Тутс Тьелиман, Джонни Гриффина).
Будучи весьма уважаемым педагогом, Джо Диорио выпустил много книг и учебных видео. Периодически Джо преподает в Университете Южной Калифорнии в Лос-Анжелесе и дает мастер-классы джазовой гитары в США, Европе и Бразилии. Кроме того, Джо был один из трех основных инструкторов Института Гитарных Технологий (G.I.T.) в Голливуде, Калифорния.