Йозеф Фраунгофер родился 6 марта 1787 г. Штраубинге. Отец его был стекольных дел мастером.
Одиннадцати лет Иозеф Фраунгофер потерял мать, а двенадцати лет - отца. Круглый сирота, он был определен своим опекуном в мюнхенскую стекольную мастерскую к П. Вайксельбергеру - стекольных и зеркальных дел мастеру.
В дальнейшем Фраунгофера ожидали новые лишения и несчастья. 21 июля 1801 г. в Мюнхене произошла тяжелая катастрофа: два ветхих дома на улице Thiereckgasse внезапно обрушились, и жители, в том числе супруга Вайксельбергера, были раздавлены обломками. Живым был откопан из руин только подросток 14 лет, находившийся в очень тяжелом состоянии. Это был Йозеф Фраунгофер.
На место катастрофы выехал сам курфюрст Баварии - Максимилиан Иозеф. Он пожалел сироту и подарил ему 18 дукатов. Кроме того, Фраунгоферу стал покровительствовать богатый адвокат, банкир Утцшнейдер, таже видевший последствия катастрофы.
Йозеф сумел с большой пользой для себя употребить полученные деньги, а покровительство банкира Утцшнейдера сыграло в дальнейшем немалую роль в его жизни. Фраунгофер купил шлифовальный станок и тайно занимался шлифовкой стекла. Однако успех был невелик, так как ему не хватало необходимых знаний и навыков, и поэтому, продолжая работать у Вайксельбергера, Фраунгофер стал посещать воскресную мастеровую школу, чего прежде ему не разрешали.
Спустя некоторое время Фраунгофер откупился от кабального контракта с Вайксельбергером, чтобы самому стать мастером полюбившегося ему стекольно-оптического дела.
Жизнь его в этот период была нелегкой. Жалкие средства на пропитание он добывал гравировальными работами или изготовлением медных пластинок для визитных карточек. Но исключительное упорство, талант и молодость звали его вперед, и Фраунгофер, полный надежд, обдумывал планы своих будущих работ, непрерывно совершенствовался в области математики, механики, физической и геометрической оптики. В 1804 г. он возвратился в мастерскую Вайксельбергера, но теперь он уже работал за плату. Утцшнейдер, с которым, как уже говорилось, его свел случай, зачислил Фраунгофера в 1806 г. на оптическое отделение Мюнхенского механико-математического института, принадлежавшего фирме Г. Рейхенбаха, Утцшнейдера и Либгерра. Оптическое отделение находилось в Бене-диктбойерне, в 45 км от Мюнхена. Институт был основан в 1802-1804 гг. Рейхенбахом для производства топографических, геодезических и других точных угломерных инструментов. Г. Рейхенбах, бывший в то время артиллерийским офицером, впоследствии стал выдающимся конструктором и механиком. Либгерр был сначала часовщиком, а позднее также крупным механиком. На машинах его конструкции Фраунгофер шлифовал зеркала и стекла для объективов. Именно этим он занялся сразу же после поступления на оптическое отделение института.
С первых же дней пребывания на оптическом отделении механико-математического института Фраунгофер начал работать под руководством П. Гинана (1748-1824) - швейцарского мастера телескопостроения. Этот самоучка стал крупнейшим профессионалом по отливке больших однородных блоков оптического стекла. Его работы начал финансировать в Швейцарии Ж. С. Грюнер - инструктор горного дела, принимавший участие в организации Мюнхенского института. Грюнер рекомендовал Гинана на оптическое отделение Мюнхенского института в Бенедиктбойерне. Гинан начал работать здесь с 1806 г. Ему помогали только жена и один из сыновей. Вся технология держалась в строгом секрете. Но согласно договору с институтом (1807) он должен был работать там в течение десяти лет и обучить своему искусству по плавке стекол одного человека по указанию Утцшнейдера. Учеником Гинана стал 20-летний Фраунгофер. Вначале он заинтересовался зеркальными системами телескопов и уже вскоре (1807) мог шлифовать и полировать точные параболические и гиперболические поверхности. В дальнейшем, однако, он перенес свое внимание на отливку и обработку линз. Он сумел разгадать тайну производства стекла Гинана. Более того, он пошел значительно дальше своего учителя: улучшил стекловаренные печи в Бенедиктбойерне, разработал методы строгого математического, химического и физического контроля за составом шихты для отливки стеклянных блоков (что дало возможность варьировать и контролировать сорта стекла), разработал новые, улучшенные методы обдирки, шлифовки, полировки стекла и т. д.
Термин "оптическое стекло" мы считаем вошедшим в научный язык именно со времени работ Фраунгофера в 10-е годы XIX в. В 1807 г., т. е. в возрасте 20 лет, Фраунгофер уже официально числился оптиком института. В 1809 г. он стал совладельцем фирмы и, наконец, с 1811 г. - руководителем формально всей баварской, а фактически - и всей немецкой стекольной промышленности. В 1811 г. в ведении Фраунгофера на Бенедиктбойернской оптической базе института уже работало 48 специалистов-оптиков.
Успехи Фраунгофера не давали покоя честолюбивому Гинану. В 1814 г. Гинан досрочно покинул институт и возвратился в Швейцарию. Здесь он начал собственное производство телескопов, которые, однако, не имели популярности среди астрономов.
Уже к 1809 г. благодаря Фраунгоферу производившаяся в институте горячая и холодная обработка стекла стояла на очень высоком уровне. Оказалось возможным отливать и шлифовать (полировать, ретушировать) большие блоки однородного, прозрачного стекла крона и даже флинта (что тогда было особенно трудным) для астрообъективов. В связи с этими успехами Фраунгофер вместе с Рейхенбахом и Утцпшейдером организовал в 1809 г. на основе мастерских в Бенедиктбойерне специальный оптический институт, который в 1814 г. полностью отделился от Мюнхенского механико-математического института. После этой реорганизации была основана знаменитая фирма "Утцшнейдер и Фраунгофер", давшая ученым ряд великолепных оптических приборов и инструментов, прежде всего телескопов.
С самого начала фирмой фактически руководил Фраунгофер, а с 1818 г. он стал ее совладельцем и директором. Эта оптическая фирма в 1819 г. была переведена из Бенедиктбойерна (где сохранилась только часть ее со стекловаренными печами) в Мюнхен, и после Фраунгофера ею руководили знаменитый Г. Мерц (с 1826 г.), затем Г. Мерц и Ф. Малер (с 1839 г.) и позднее - Г. Мерц и сыновья (с 1845 г.).
Фирма Утцшнейдера и Фраунгофера изготовила, в частности, телескопы для России - ахроматические рефракторы для Дерпта (Юрьева), Киева и Казани (диаметр объектива 25 см), для Москвы (диаметр объектива 27 см), для Пулкова (диаметр объектива 18 и 38 см) и т. д. В дальнейшем у той же фирмы приобретались улучшенные принадлежности к этим инструментам, в частности спектроскопы.
Свой первый высококачественный ахроматический 18-сантиметровый объектив Фраунгофер закончил в 1812 г. для Неаполя.
В период после 1820 г. Фраунгофер выпустил большое количество высококачественных зрительных труб и телескопов-рефракторов с ахроматической оптикой. Самым крупным его достижением было изготовление им в 1824 г. ахроматического телескопа-рефрактора со свободным отверстием объектива 9 дюймов (22,8 см).
Большим успехом Фраунгофера было и изготовление гелиометра оригинальной конструкции. Объектив этого инструмента был составлен из двух равных частей, которые могли перемещаться друг относительно друга при помощи специального микрометренного винта. По сути дела это был объективный микрометр двойного изображения, способный измерять малые условные расстояния небесных светил.
В 1823 г. Фраунгофер назначается хранителем Физического Кабинета Мюнхенского университета и в том же году избирается действительным членом Баварской академии наук
В конце своей жизни, в 1825 г., Фраунгофер начал читать в Мюнхене лекции для любителей естествознания. Он читал их по воскресным и праздничным дням и посвящал различным вопросам математики и физической оптики. Лекции эти продолжались всего лишь три месяца, так как его слабое здоровье все ухудшалось. Однако он не переставал трудиться - рассчитывал 30-сантиметровый объектив, выезжал в Бенедиктбойерн, где продолжалось стекловаренное дело.
После возвращения в Мюнхен (из Бенедиктбойерна) он стал в 1823 г. профессором Мюнхенского университета и был избран в Академию наук в Мюнхене. Кроме того, он был избран в ряд научных обществ.
Исключительно напряженный и разносторонний труд, вредные условия работы по оптике (наждачная пыль, кислоты, щелочи и т. д.) и особенно последствия катастрофы, постигшей Фраунгофера в юношеские годы, сильно подорвали его здоровье: он заболел туберкулезом. Фраунгофер собирался поправить свое здоровье путешествием в Италию, которому, однако, так и не суждено было состояться.
Фраунгофер скончался 7 июня 1826 г. на 39-м году жизни. На его могиле сделана короткая, но выразительная надпись: "Approximavit sidera" (Приблизил звезды).
Уже через год, в1827 году штраубингским магистратом бывший скотный рынок (Rindermarkt) был переименован в Fraunhofer-Straße, на доме, где родился ученый установлен его бюст и две памятные доски. Кроме того в 1910 году у южной стены Герцогского Замка был помещен памятник Фраунгоферу работы мюнхенского профессора Германа Хана. Ученый изображен в образе античного героя. На памятнике надпись, повторяющая эпитафию Фраунгоферу на могиле на Южном Кладбище Мюнхена: 
«Approximativ sidera”
В Штраубинге его именем названа профессиональная школа и выставочный зал (Joseph-von-Fraunhofer-Halle).
За услуги, оказанные науке и технике, Фраунгоферу поставлен в Мюнхене памятник.
Его именем названо научное-исследовательское Общество Франгофера, в состав институтов которого входит Фраунгоферовский институт интегральных схем, разработчик алгоритма MP3.
Выдержки из книги И.Нечаева «Рассказы об элементах»:
„..Что сделал Ньютон?
Он обнаружил в своей темной комнате, что солнечный свет неоднороден, что этот свет состоит из лучей самых разнообразнейших цветов и что все эти лучи по-разному отклоняются призмой от их прямого пути.
Ну а всякий другой свет — не солнечный, а искусственный — тоже неоднороден? Например, свет спиртовой горелки или свечи — он тоже состоит из лучей различных цветов?
Да, свет искусственных светильников тоже можно разложить на отдельные цвета.
В 1814 году искусный немецкий оптик Фраунгофер изучал спектры разных ламп и все старался найти такой источник света, который давал бы только однородные лучи Ему нужен был одноцветный свет, чтобы проверять с его помощью качество прекрасных увеличительных стекол, которые он изготовлял для оптических приборов.
Чистого одноцветного пламени Фраунгоферу получить не удалось, но зато он обнаружил другие любопытные вещи.
Фраунгофер тоже забирался в темную комнату, как Ньютон, но свет снаружи впускал не через круглое отверстие, а через очень узенькую щель в окне или в двери. Лампу он ставил снаружи перед самой щелью, а за призмой устанавливал зрительную трубу и в нее ловил спектр.
Труба была у него сильная, а призма — из особого стекла, которое широко разбрасывало разноцветные лучи в стороны. Поэтому спектр у него получался длинный, чистый, резкий. Этакая растянутая пестрая полоса.
Первый раз Фраунгофер поставил перед щелью масляную лампу. Заглянув в трубу, он увидел, что на разноцветной ленте спектра выступают рядышком две очень яркие желтые линии величиной как раз с щель.
Он покрутил линзу в трубе, посмотрел еще раз-другой: стоят желтые линии на месте. Фраунгофер понял, что это означает среди всех лучей, какие исходят из лампы, есть два каких-то особенно ярких, и поэтому они не расплываются среди других, а дают резкие, отдельные изображения щели.
Когда Фраунгофер вместо масляной лампы поставил перед щелью спиртовую, желтые линии опять появились в поле зрения трубы.
Поставил свечу — снова желтые линии выступают вперед. И всегда они были на одном и том же месте, если, конечно, труба и призма не сдвигались с места и длина спектра не изменялась.
Фраунгофер принялся искать обе желтые линии и в солнечном спектре. Но здесь их не было. Зато он обнаружил другое: вся длинная яркая, разноцветная полоса солнечного спектра была пересечена множеством темных линий.
Фраунгофер насчитал их больше пятисот. И каждая из всех этих темных тонких черточек величиной с щель всегда стояла на одном и том же месте. Одни были чуть потемнее, другие посветлее, а некоторые виднелись особенно четко и казались на светлом фоне спектра совершенно черными. Эти наиболее заметные темные линии он обозначил буквами латинского алфавита: А, В, С, D и так далее.
«Что за чудо? — думал Фраунгофер, разглядывая темные полоски. — Словно не хватает каких-то цветов в солнечном свете!»
Стал он внимательнее приглядываться к темным линиям и еще больше удивился: самая темная двойная линия D находилась как раз на том месте, где до этого виднелись в спектре свечи и лампы яркие желтые линии.
Днем пустит он в щель свет солнца — и на определенном месте в цветной полосе спектра становятся черные линии. Вечером поставит у щели лампу или свечу — и в том же месте спектра находит яркую двойную желтую линию. И обе пары совершенно точно совпадали.
Иначе говоря, тех лучей, которые ярче всего светят в искусственных светильниках, как раз и не оказывалось в солнечном свете.
Странное, необъяснимое явление!
После Фраунгофера многие ученые изучали спектры различных источников света. Через призму пропускали свет стеариновых свечей, электрической искры, вольтовой дуги. И почти всегда в их спектре обнаруживали яркую желтую линию, а часто и другие яркие линии.
А в солнечном спектре находили еще и еще новые темные линии, «фраунгоферовы линии», как их стали называть. Однако никто не мог объяснить, что именно вызывает появление светлых линий в спектре лампы и электрической дуги и отчего в спектре солнца находятся темные линии. Некоторые ученые уже совсем были близки к разгадке, но раскрыть тайну до конца все-таки не сумели.
Это сделали Кирхгоф и Бунзен... “