En 1988, Joshua Cooley a huit ans et se rend au cinéma avec ses parents pour voir Qui veut la peau de Roger Rabbit ? de Robert Zemeckis, un film qui mêle habilement les prises de vues réelles et animation 2D. Le petit garçon a un choc : il est convaincu que, plus grand, il va travailler dans le cinéma d’animation. Entouré de sa famille, il s’abreuve de Bugs Bunny et autres Looney Tunes et se lance dans des études artistiques.

À tout juste vingt-trois ans, il est engagé comme stagiaire dans les studios Pixar, célèbres pour avoir créé Toy Story (1995) ou 1001 pattes (1998). Très doué, il est remarqué par Joe Ranft, le roi de l’animation aux États-Unis et collaborateur de Pixar, qui devient son mentor. Josh Colley fait ses gammes comme artiste storyboardeur sur Les Indestructibles de Brad Bird en 2004. L’année suivante, Joe Ranft lui propose de travailler sur son nouveau long-métrage, Cars, au même poste. Mais à peine le tournage commence que Ranft décède dans un accident de voiture, comme une tragique ironie du sort. Dévasté, Josh Cooley termine son storyboard et la réalisation est confiée à John Lasseter.

En 2007, toujours chez Pixar, il conçoit les dessins de Ratatouille, qui devient un succès colossal. À l’aube de la trentaine, le jeune homme veut gravir les échelons et tente sa chance en proposant le scénario d’un court-métrage de quatre minutes, George et A.J. Le studio accepte de le produire et lui en confie également la réalisation. Le film est ainsi le premier court-métrage en 2D de Pixar. Un résultat si convaincant qu’il est associé au long-métrage Là-haut, dont il conçoit également le storyboard. Dans la foulée, Josh Cooley double même le personnage d’Omega.

Après avoir scénarisé un autre court-métrage, Mini Buzz, il devient les des animateurs du film Rebelle en 2012. S’il continue à travailler pour l’entreprise, le réalisateur et scénariste planche sur une histoire qui lui tient particulièrement à cœur : celle des émotions d’une petite fille qui seraient personnifiées.

C’est ainsi qu’en 2015, le scénario de Vice Versa prend vie et il en devient l’animateur principal et double même l'émotion "tristesse" du père de l'héroïne. Le box-office s’affole. Dans la foulée, il réalise un court-métrage dérivé de la vie de Riley intitulé Premier rendez-vous, l’esquisse du deuxième volet du film puisqu’on y voit l’héroïne adolescente.

La carrière de Josh Cooley prend un tournant supplémentaire quand il s’empare de la poule aux œufs d’or de Pixar : Toy Story. Le studio lui confie ainsi les rênes du quatrième volet, qu’il écrit et réalise en 2019. Pour son premier essai en long-métrage, Josh Cooley remporte l’Oscar du meilleur film d’animation en 2020 et une nomination aux Golden Globes. S’il contribue à l’élaboration des dialogues d'En Avant et de Soul, le réalisateur et scénariste ressent une envie de renouveau.

En 2020, il quitte les studios Pixar après 17 ans de bons et loyaux services. Les projets de l'artiste se multiplient, tant il est courtisé. Paramount Pictures le choisit pour réaliser et co-écrire Transformers : le commencement en salles le 23 octobre 2024. Il est également annoncé que Josh Cooley est en charge de l’adaptation cinématographique du livre Malamander de Thomas Taylor, signant sa première incursion dans le live-action comme réalisateur et scénariste. Enfin, il est également désigné par Universal pour scénariser La Tour de la Terreur avec Scarlett Johansson, un film mêlant prises de vues réelles et animation basé sur l’attraction éponyme de Disneyland.