Joseph Edward Southall nació el 23 de agosto de 1861 en Nottingham. Fue hijo de Joseph Sturge Southall, farmacéutico, y de Elizabeth Maria Baker. Su padre murió cuando él tenía apenas poco más de un año, y la madre decidió mudarse con el pequeño a Edgbaston, Birmingham, donde se establecieron junto a la familia Baker, de convicciones cuáqueras firmes y muy vinculada a la vida social y religiosa de la comunidad. Su infancia transcurrió bajo la disciplina de la Sociedad de Amigos, la comunidad religiosa conocida como cuáqueros, con una educación que marcó sus creencias durante toda la vida
En su niñez asistió primero a Ackworth School, institución cuáquera, y más tarde a Bootham School, en York. Allí recibió enseñanzas de dibujo y acuarela, una actividad que los cuáqueros consideraban compatible con el ideal de observación del mundo natural y de formación integral. El ambiente escolar fomentaba la disciplina y el ejercicio de la atención minuciosa, rasgos que se reflejaron en su modo de trabajar. A los diecisiete años, en 1878, regresó a Birmingham para formarse como aprendiz de arquitecto en el estudio de Martin & Chamberlain. En paralelo, comenzó a asistir a clases nocturnas en la Birmingham School of Art, dirigida por Edward R. Taylor, institución que formaba parte del movimiento Arts and Crafts y que alentaba a los estudiantes a tener un contacto directo con los oficios.
Durante sus primeros años de aprendizaje, Southall trabajó tanto en diseño arquitectónico como en modelado y talla. Sin embargo, pronto se sintió más atraído por el dibujo y la pintura que por la arquitectura. En 1882 realizó un primer viaje de estudios a Normandía, donde visitó Bayeux, Rouen y Amiens. Fue una experiencia que reforzó su interés por el arte medieval y por las formas previas al Renacimiento pleno. Ese mismo año decidió dejar el despacho de arquitectura para dedicarse enteramente a la pintura y al dibujo.
En 1883 emprendió un largo viaje a Italia que resultó decisivo. Pasó trece semanas recorriendo ciudades como Pisa, Florencia, Siena, Orvieto, Roma, Bolonia, Padua, Venecia y Milán. Allí pudo estudiar directamente la pintura mural y de caballete de los siglos XIV y XV. Al regresar a Birmingham comenzó a experimentar con la témpera, técnica que entonces era poco practicada en Inglaterra. A la par, reforzó su vínculo con otros jóvenes artistas del círculo de la Escuela de Arte, entre ellos Arthur Gaskin.
En 1884, su tío George Baker, figura influyente del cuaquerismo y amigo personal de John Ruskin, mostró a este último los cuadernos italianos de Southall. El joven pintor atrajo el interés del crítico, y en 1885 Ruskin le encomendó un proyecto: diseñar un museo para la Guild of St George en tierras de Baker, cerca de Bewdley. Con ese objetivo, Southall viajó nuevamente a Italia en 1886 para estudiar ejemplos arquitectónicos, pero el proyecto quedó sin ejecución, ya que Ruskin retomó en ese momento su idea de un museo en Sheffield.
Al volver a Birmingham continuó con encargos de diseño y decoración, aunque su atención se concentraba en la pintura. En 1890 regresó a Italia y permaneció un tiempo en Venecia, lo que consolidó su decisión de trabajar con técnicas anteriores al óleo. A lo largo de esa década, mantuvo un contacto creciente con Edward Burne-Jones, cuya influencia le abrió puertas en el circuito expositivo, y se integró más estrechamente al grupo de artistas y artesanos de Birmingham.
En 1895 expuso en la Royal Academy, y en 1897 viajó otra vez a Italia con los Gaskin. En 1898 fue elegido Associate de la Royal Birmingham Society of Artists (RBSA), y en 1902 alcanzó la categoría de miembro pleno. Para entonces vivía en el número 13 de Charlotte Road, Edgbaston, dirección que mantendría hasta el final de su vida.
En 1901 participó en la exposición Modern Paintings in Tempera en Leighton House, Londres, y poco después figuró entre los miembros fundadores de la Society of Painters in Tempera, para la que presentó una ponencia técnica sobre los soportes de la pintura al temple. Este interés por la técnica no se limitaba al taller: formaba parte de un ideal de artista-artesano que cultivaba también el diseño de marcos, la ilustración y la decoración.
El 23 de junio de 1903 contrajo matrimonio con su prima Anna Elizabeth Baker, conocida como Bessie, con quien había crecido en Edgbaston. La boda se había pospuesto durante años por la preocupación familiar acerca del parentesco. La pareja no tuvo hijos, pero llevó una vida compartida de colaboración: Bessie lo acompañaba en los viajes, lo ayudaba en tareas de taller y se ocupaba de detalles como el acabado de los marcos. El matrimonio se mantuvo fiel a un círculo social reducido, casi siempre vinculado a los Amigos, y alternó la vida en Birmingham con temporadas en Cornualles y en la localidad costera de Southwold, en Suffolk.
Entre 1903 y 1910 realizó frecuentes viajes a Francia e Italia, con estancias en Chartres y Venecia. En 1907 participó en la exposición de la Fine Art Society de Londres, centrada en el grupo de Birmingham. La muerte de su tío George Baker en 1910 coincidió con su consolidación profesional: ese mismo año fue admitido en la Art Workers’ Guild y en la Union Internationale des Beaux-Arts et des Lettres, y protagonizó en París una gran exposición individual en la Galerie Georges Petit. El éxito de esa muestra lo afianzó en el ambiente artístico francés. Al año siguiente tomó parte en la Exposición Internacional de Roma.
En 1914, con el estallido de la Primera Guerra Mundial, Southall intensificó su compromiso político. Se afilió al Independent Labour Party y asumió un papel activo como secretario de la rama de Birmingham. Había practicado ya la llamada “resistencia pasiva” contra el impuesto escolar, lo que le había valido la confiscación pública de algunos bienes domésticos. Durante la guerra concentró sus energías en la actividad pacifista: redactó caricaturas y viñetas para panfletos y folletos socialistas y se involucró en campañas contra la conscripción. Paralelamente, en 1916 pintó un fresco para la galería municipal de Birmingham y en 1917 ofreció conferencias sobre técnicas pictóricas en Londres y en su ciudad natal.
Tras la guerra, reanudó los viajes y exposiciones. En 1919 presentó una muestra en unas salas de Birmingham conocidas como Little Art Rooms y dio conferencias para la Civic Society sobre el color en la vida urbana. En 1922 organizó exposiciones en Londres y en Mánchester. Ese mismo año falleció su madre, Elizabeth Maria. En 1923 viajó a París y Chartres acompañado por su primo Olaf Baker, y en 1924 emprendió otro recorrido por Francia. En 1925 ingresó en la Société Nationale des Beaux-Arts de París y también en la Royal Watercolour Society y en el New English Art Club, instituciones londinenses donde continuó exponiendo.
A partir de 1925 realizó nuevas estancias en Venecia y otras ciudades italianas. Mantuvo siempre un equilibrio entre el trabajo prolongado en su estudio de Edgbaston y las temporadas de viaje, que le servían para reunir apuntes y acuarelas. En el plano político, permaneció como secretario del ILP local hasta 1931. En 1927 fue expulsado del Labour Party tras apoyar públicamente a un candidato comunista en Birmingham, aunque continuó activo dentro del ILP.
En 1927 inauguró una muestra individual en las Ruskin Galleries de Birmingham, y en los años siguientes continuó exponiendo en Londres y en el extranjero. En 1931 presentó una individual en las Leicester Galleries. En 1933 organizó una retrospectiva en la RBSA y fue nombrado profesor de pintura de la institución; en 1934 fue elegido vicepresidente. Su vida doméstica continuaba tranquila, compartida con Bessie en Charlotte Road, con visitas a amigos cuáqueros y cuidados en el jardín.
En 1937 fue sometido a una operación quirúrgica de la que no se recuperó plenamente. Su salud comenzó a deteriorarse, aunque siguió pintando y cumpliendo compromisos profesionales. En 1939 abrió una exposición en las Ruskin Galleries y fue elegido presidente de la RBSA, cargo que ejerció hasta su muerte. Pese a las limitaciones físicas, mantuvo una presencia activa en la institución durante los años de guerra.
Joseph Edward Southall falleció en su casa de Edgbaston el 6 de noviembre de 1944, a los ochenta y tres años. Fue enterrado el 10 de noviembre, en un funeral sencillo acorde a la tradición cuáquera. Su esposa, Bessie, sobrevivió hasta 1947, cuando murió en la misma localidad, a los ochenta y nueve años. Sin descendencia, dispuso donaciones y ventas de obras tras la muerte de su marido, lo que permitió que gran parte de su producción se incorporara a colecciones públicas y privadas.