Llicenciat en ciències de la informació (1977), és cofundador i redactor en cap de la revista Photovision (1980). Ha estat professor a la facultat de belles arts de la Universitat de Barcelona (1979-86). Posteriorment s’establí com a fotògraf, professió que compagina des del 1993 amb l’activitat docent en la disciplina de comunicació audiovisual a la Universitat Pompeu Fabra. Des del 2003 és també professor visitant a la Universitat de Harvard (EUA).
Autodefinit com a artista conceptual de la fotografia, investigà entorn les possibilitats de manipulació fotogràfica i els límits entre el gènere fotogràfic i el pictòric. Després d’una primera exposició, “Herbàrium” (1984), en la qual combinava objectes diversos per a crear imatges de vegetals, entre els anys 1987-88 realitzà els anomenats frottogrames (l’aplicació del frottage a la fotografia), tècnica que mostrà a l’exposició “Fauna” (1988). Posteriorment cal esmentar “El jardí de les delícies” (1990), “Madonna in Majestic” (1992), i la col·laboració amb el músic Peter Gabriel en el muntatge multimèdia Project Real World presentat a Milà l’any 1992. Més endavant la seva obra s’ha centrat en la memòria, l’ambigüitat i l’engany, sempre amb grans dosis d’ironia, tot explorant diverses possibilitats des del vídeo, la fotografia i l’edició de llibres. A “Sputnik” (1997) recreà els avatars de l’expedició espacial Sojuz; “Semiopolis” (1999) presentà fulls amb textos clàssics en braille, paradoxa dels sistemes de comunicació i percepció i “Securitas” (2002) plantejava un joc visual en què uns paisatges de serralades estan fets amb les dents de les claus, evocant les idees d’espai obert i d’espai tancat. L’any 2005 presentà a la galeria Senda la “Carpeta de fotografies de Pin Zhuang”, en què explora i juga amb l’incident entre la Xina i els EUA arran de l’avió espia interceptat i retornat a peces. També del 2005 és l’exposició “Googlegrams”, en la qual juga amb la difusió de la imatge a partir d’internet. L’any 2007 presentà “Deconstructing Ossama” a la Fundació Joan Miró i el 2008 exposà la retrospectiva “De Facto. Joan Fontcuberta 1982-2008”.
Ha publicat reflexions sobre la fotografia, especialment sobre la repercussió que han representat les noves tecnologies. Sobresurten els assaigs Estética fotográfica (1984), Josep Renau (1985), La cámara de Pandora. La fotografi@ después de la fotografía (2010, Premio Nacional de Ensayo 2011) i El beso de Judas. Fotografía y verdad (2011) i La Furia de las imágenes. Notas sobre la postfotografía (2016, premi Ciutat de Barcelona 2017 d'assaig, ciències socials i humanitats). També ha exercit de comissari i director d’exposicions fotogràfiques sobre temes diversos relacionats amb la fotografia, com ara “From Here On / D'Ara Endavant”, dedicada a l’impacte d’internet i la tècnica digital, que presentà al Centre d’Art Santa Mònica de Barcelona el 2013.
Entre els guardons que li han estat atorgats cal esmentar la Medalla David Octavius Hill de l’Acadèmia Alemanya de Fotografia (1988), el títol de cavaller de l’Orde de les Arts i les Lletres del govern francès (1994), el Premio Nacional de Fotografia del ministeri de cultura espanyol (1998), el Premi Nacional de Cultura del CoNCA en la categoria d’arts visuals (2011) i el premi Hasselblad (2013), qualificat de “Nobel de la fotografia”. Des del 2009 és president de l’Associació d’Artistes Visuals de Catalunya.