Joseph Priestley 1733. március 13-án született a nagy-britanniai Filedheadben. Kálvinista kelmefestő apja vallásos nevelésben részesítette. Egyaránt kiválónak bizonyult logikában, történelemben és természettudományban, emellett megtanulta a héber, szír, arámi és arab nyelveket.

Beszédhibája dacára nonkonformista (nem anglikán protestáns) lelkész lett, de fennhangon hangoztatott radikális teológiai és politikai nézetei miatt számos megpróbáltatásban volt része.

A kálvinizmustól eljutott a racionális, Jézus istenségét tagadó unitáriusságig, támogatta az amerikai gyarmatok függetlenségi harcát, ellenezte a rabszolga-kereskedelmet. Egy könyvét 1785-ben nyilvánosan égették el, majd a francia forradalom kitörése után Birminghamben a házát is felgyújtották.

Londonba kellett menekülnie, de miután a jakobinus kormányzattól francia állampolgárságot kapott, itt sem lett maradása. Párizsba nem kívánkozott, ahol épp akkor fejezték le a politikába keveredett tudós Lavoisier-t, ezért Amerikába hajózott. Élete utolsó tíz évét békében élte le, 1804. február 6-án halt meg Pennsylvaniában.

Az elektromosságról írott tanulmányai révén 1766-ban beválasztották a Royal Society tagjai közé. Mivel a nagyközönségnek szánt művei illusztrálásához nem talált rajzolót, ő állt neki a feladatnak. A cél érdekében kitanulta az optikát (erről is írt könyvet), s munkája közben rájött, hogy az Amerikából idekerült kaucsukkal a rajz hibáit el lehet tüntetni, azaz felfedezte a radírt.

A parókiája melletti sörfőzdében kísérletezve fedezte fel, hogy a szén vezeti az elektromosságot. Ezután a gabona erjedésekor keletkező gázzal kezdett foglalkozni, s azt találta, hogy az nehezebb a levegőnél és vízben oldható. Ez volt a "kötött levegőnek" nevezett szén-dioxid, s Priestley tanulmányai vezettek el a szódavíz gyártásához.

Kísérletei során az akkor ismert három gázon (levegő, széndioxid, hidrogén) kívül még tizet fedezett fel, köztük a hidrogén-kloridot (sósavgázt), az ammóniát, a kén-dioxidot és a nitrogén oxidjait, hozzájárult a víztisztításhoz és a szódagyártáshoz.

1774-ben vörös higany-oxidot hevítve felfedezte az oxigént. Megállapította, hogy a levegőnek csak egyötöde hatásos a légzésben és az égésben (ez nagyjából az oxigén arányának felel meg). Ezt a "leghatásosabb levegőt" a víz nem nyelte el, de a gyertya különösen fényes lánggal égett benne.

Felfedezéséről a következő évben értesítette Lavoisier-t, aki megállapította a gáz elem voltát és szerepét az égésben. (Priestley élete végéig a flogiszton-elméletet vallotta, eszerint égéskor ez az anyag távozik a testekből. Az általa felfedezett gázt is deflogisztonizált levegőnek nevezte, az oxigén megnevezés Lavosier nevéhez fűződik.)

Joseph Priestley fedezte fel az ammóniát, a kéndioxidot, a szén-monoxidot és a nitrogént. Felismerte a fény szerepét a növények életében, s a zöld növények oxigén-kibocsátását.