Джошуа Дэвид Дюмель родился 14 ноября 1972 года в городе Майнот, штат Северная Дакота, США. Отцом будущего актера был рекламный агент Ларри Дюамель, а мама Бонни Л. Кемпер на момент рождения сына работала учительницей в начальной школе, а позднее переквалифицировалась в частного массажиста. Джош был первенцем в семье, а затем появились три его младшие сестрички - Эшли, Маккензи и Кэссиди.

Когда Дюамель был подростком, его родители развелись. Юноша с сестрами остался на попечении матери, но вскоре окончил школу и уехал в студенческий городок Университета штата. Джош изучал совсем не актерское мастерство, а естествознание, причем показывал довольно серьезные успехи в освоении сложных предметов биологии и химии. Также парень играл в защитной линии университетской сборной по американскому футболу.

Окончить вуз Джошу Дюамелю тогда не удалось - за полгода до получения звания бакалавра, когда он уже начал специализироваться в стоматологии, ему пришлось оставить университет по финансовым причинам. Гораздо позднее, в 2005 году, актер закончит прерванную учебу и получит научную степень.

Недоучившись,  Джошуа уезжает в город Лос-Анджелес, штат Калифорния и совершенно случайно оказывается в модельном бизнесе. Привлекательный молодой человек не только участвовал в фотосессиях для рекламных проспектов и обложек журналов, но и снимался в музыкальных видеоклипах, в том числе у таких певиц, как Кристина Агилера и Донна Саммер.

Как и в модельный бизнес, в кино Джош Дюамель попал тоже случайно: его фотографию в журнале заметил один из ассистентов режиссера и пригласил на кастинг. Первой работой начинающего актера стала мыльная опера «Все мои дети», после которой его утвердили на главную роль в детективном телесериале «Лас-Вегас».

    Карьера постепенно набирала обороты: мистическая драма «Портрет Дориана Грея», романтическая комедия «Свидание со звездой», легкая мелодрама «Однажды в Риме» сделали актеру имя. Еще большую славу принес Дюамелю фантастический экшн «Трансформеры», в котором он изобразил капитана Уильяма Леннокса.

Следующая звездная роль Джоша пришлась на социальную комедию «Жизнь, как она есть», после которой он в паре с Брюсом Уиллисом стал главной звездой криминального боевика «Клин клином». Кроме того, стоит отметить его партнерство с Джулианной Хаф в мелодраме «Тихая гавань».

Далее Джош Дюамель вновь вернулся к детективному жанру, а также к триллерам. На экраны выходил юмористический сериал о следователях «Батл Крик», психологическая остросюжетная лента «Потерявшиеся на солнце» о жизни преступников, а также фантастический многосерийный фильм «11.22.63» по нашумевшему роману Стивена Кинга.

В молодости Джош Дюамель встречался с фотомоделью Кристи Пирс, а затем с актрисами Никки Кокс и Хайди Мюллер. А в 2004 году судьба свела его с певицей Стейси Энн Фергюсон, солисткой группы «The Black Eyed Peas», которая гораздо более известна под своим сценическим псевдонимом Ферги. Молодые люди начали встречаться, через три года объявили о помолвке, но с официальной церемонией бракосочетания тянули еще достаточно долго.

Наконец 10 января 2009 года Джош Дюамель повел Стейси Фергюсон под венец в Римско-католическую церковь. Красивую свадьбу сыграли в Малибу, на виноградных полях, причем торжество проводилось в закрытом стиле: туда не были допущены ни фотографы, ни журналисты. Через четыре года счастливые супруги стали родителями: у них родился сын Эксл Джек.

В свободное время Джош предпочитает посостязаться в командных видах спорта - баскетболе и футболе, но иногда может выехать и на поле для гольфа. Также актер реализовался и как бизнесмен - в родном городке Майноте он открыл ресторан «10 North Main», который специализируется на блюдах из дичи.