Mokėsi Višakio Rūdos valdinėje pradžios mokykloje.
Dalyvavo slapto lietuvių mokinių būrelio veikloje.
1890 m. baigė Veiverių mokytojų seminariją.
1890-1914 m. dirbo mokytoju Lenkijos pradinėse mokyklose. Buvo aktyvus lietuvių viešojo gyvenimo dalyvis, palaikė ryšius su Pranu Kriaučiūnu.
Per Pirmąjį pasaulinį karą Voroneže dirbo Lietuvių draugijoje nukentėjusiems dėl karo šelpti.
1915-1918 m. evakuotoje Vilkaviškio berniukų gimnazijoje dėstė lietuvių kalbą.
1918 m. Kaune dirbo pradinės mokyklos mokytoju.
1918 m. paskirtas LR švietimo ministerijos įgaliotiniu Kauno miestui.
Nuo 1919 m. pradžios paskiriamas Kauno miesto ir apskrities švietimo instruktoriumi.
1923-1926 m. dirbo Kauno miesto pradžios mokyklų inspektoriumi.
Bendradarbiavo „Draugijoje“, „Ūkininke“ (1893-1895 m.), „Vilniaus žiniose“ (1905-1906 m.).
Pasirašinėdavo slapyvardžiais: Beržininkietis, Mokytojas, Pusmergaitė, Pusvyris, Pusmergelė. Buvo Lietuvių mokslo draugijos narys.
Parengė ir išleido visų pagrindinių dalykų vadovėlius pradinei mokyklai: elementorių „ABC pradžiamokslį“ (1906 m.), „Trumpą lietuvių kalbos gramatiką“ (1909 m., penki leidimai), „Aritmetikos vadovėlį“ (2 dalys, 1909 m. ir 1910 m.), „Aritmetikos uždavinyną“ (3 dalys, 1922-1923 m., dvylika leidimų) bei skaitinius „Vaikų darželis“ (1922 m.).
1933 m. Aleksoto gatvė pavadinta jo vardu.
1937 m. už didelius nuopelnus švietimui naujai pastatytai Aleksoto mokyklai buvo suteiktas J. Damijonaičio vardas (1944 m. vokiečiai mokyklą susprogdino).
1996 m. jo giminaitė Birutė Bytautienė įkūrė privatų J. Damijonaičio butą-muziejų, kuriame saugomas buvusių šeimininkų atminimas.
1999 m. prie namo (A. Mickevičiaus g. 16) buvo atidengta memorialinė lenta.
1. Juozas Kudirka. Veiverių mokytojų seminarija (1866-1918), Vilnius, 1970, p. 70
2. Benjaminas Kaluškevičius, Kazys Misius. Lietuvos knygnešiai ir daraktoriai 1864-1904. Vilnius: Diemedžio leidykla, 2004, p. 109
3. https://www.vle.lt/straipsnis/juozas-damijonaitis
4. https://www.epaveldas.lt/preview?id=KRVA_66_5_310
5. https://knyga.kvb.lt/lt/parodos/temines-leidiniu-parodos/item/218-tarpukario-vadoveliu-mozaika-elementoriai-skaitiniai-matematikos-vadoveliai
6. https://www.lsim.lt/juozas-damijonaitis-lietuviskos-mokyklos-kurejas
7. https://www.suvalkietis.lt/2021/09/01/juozas-damijonaitis-lietuvisku-vadoveliu-pradininkas
8. https://atminimas.kvb.lt/asmenvardis690a.html?asm=DAMIJONAITIS%20JUOZAS
9. Fotografijos originalas saugomas Lietuvos švietimo muziejaus archyve
