Józef urodził się w miasteczku Bra w Piemoncie 3 maja 1786 r. Był najstarszym z 12 dzieci. Józef od lat najmłodszych wyróżniał się wyczuleniem na potrzeby bliźnich. Miał zaledwie 5 lat, kiedy pewnego dnia wziął do ręki laskę, mierzył nią swój dom rodzinny i mówił: "Gdy będę duży, cały dom zapełnię biednymi, chorymi".
W seminarium duchownym miał pewne trudności w początkach, ale pilną pracą doszedł do tego, że studia ukończył stopniem celującym. Równocześnie pracował intensywnie nad swoim charakterem. Był natury wybuchowej. A przecież usilną pracą nad sobą doszedł do niezwykłej łagodności. Był lubiany przez kolegów za poczucie humoru.
Święcenia kapłańskie otrzymał w Turynie 1811 roku. Powierzono mu obowiązki wikariusza w rodzinnym mieście Bra, a potem w Corneliano d'Alba. Stąd przeznaczony został na studia uniwersyteckie do Turynu, które po dwóch latach uwieńczył doktoratem. Powrócił do Bra, ale po dwóch dalszych latach został mianowany kanonikiem kościoła Bożego Ciała (1818). Bazylika została wystawiona w roku 1453 w Turynie na pamiątkę cudu. Złodziej wykradł z jednego z kościołów Turynu wraz z naczyniami Najświętszy Sakrament. Złożył go do worka i umieścił go na mule. Ten klęknął i mimo bicia nie ruszył ani kroku naprzód. Złodziej zmuszony został w ten sposób pozostawić Najświętszy Sakrament i szybko ratował się ucieczką. Jako proboszcz Józef z całym zapałem zabrał się do pracy duszpasterskiej. Ze szczególnym jednak zapałem oddawał się posłudze ubogim i chorym.
W pewnym momencie trafił do jego rąk żywot św. Wincentego a Paulo. Niedługo potem był świadkiem śmierci młodej kobiety chorej na gruźlicę. Odmówiono jej przyjęcia do miejskiego szpitala, by nie zaraziła innych. Umieszczono ją więc w nędznym baraku. Tam na ręku Józefa umarła, zostawiając męża i troje drobnych dzieci. Józef postanowił zakupić domek dla chorych i opuszczonych tuż przy kościele Bożego Ciała. Zaczęli napływać chorzy i bezdomni tak prędko, że trzeba było kupić nowe zabudowania. Do obsługi chorych zgłosiła się pewna młoda wdowa, Maria Nasi Pullini. Józef zgromadził równocześnie zastęp szlachetnych dziewcząt, które także zaofiarowały mu swoją pomoc. Z nich to powstały późniejsze siostry wincentki. Wybuchła jednak zaraza cholery. Wtedy zakazano Józefowi gromadzić chorych w obawie, by nie roznieśli epidemii. Józef wynajął wówczas szopę na polach Valdocco i tam się przeniósł. Niedługo zakupił drugi domek i tak z czasem powstał ogromny szpital pod nazwą "Mały Domek Bożej Opatrzności". Za program obrał sobie św. Cottolengo słowa św. Pawła Apostoła: "Miłość Chrystusowa ponagla nas".
Miłosierny kapłan zaufał Opatrzności i nie zawiódł się. Kiedy w roku 1832 przeniósł się na Valdocco, miał ze sobą kilku chorych. Rychło wszakże zaczęła napływać do niego wszelka nędza ludzka: niewidomi, głuchoniemi, paralitycy, epileptycy itp. Dla każdej z tych chorób i kalectw przeznaczył osobny dom, który nazywał rodziną. Powtarzał za św. Wincentym, że wszyscy kalecy, ułomni i biedni są jego panami. Dbając o zdrowie powierzonych sobie przez Opatrzność nieszczęśliwych, tym większą miłością i troską otaczał ich potrzeby duchowe. I stała się rzecz zdumiewająca: kapłan, który nie miał przy sobie grosza, wystawił całe pawilony i dawał opiekę setkom potrzebujących. Codziennie nadjeżdżały powozy i wozy z darami i prowiantem. Dla poszczególnych grup-rodzin Święty założył szereg zgromadzeń zakonnych żeńskich i jedno męskie. Matkę Bożą nazywał patronką i opiekunką swoich dzieł.
Święty miał przedziwny dar mobilizowania do współpracy ludzi dobrej woli: kapłanów do duchowej obsługi chorych, wiernych do składania danin, chorych do modlitwy za dobrodziejów. Z czasem na Valdocco powstało miasteczko.
Utrudzony zbożną pracą Józef pożegnał ziemię dla nieba 30 kwietnia 1842 roku. W ostatnich dniach swojego pobytu na ziemi wśród cierpień powtarzał: "Brzydką jest ziemia, piękne jest niebo! Matko moja, Maryjo! Mamo moja, Maryjo!" Przed samym zaś zgonem słyszano powtarzane przez niego słowa psalmu: "Ucieszyła mię wieść pożądana, pójdziemy wszyscy do domu Pana".
Aktu jego beatyfikacji dokonał papież Benedykt XV w roku 1917. Do chwały świętych wyniósł Józefa Cottolengo papież Pius XI w roku świętym, 1933. Ciało jego spoczywa w kościele szpitalnym, w bocznej kaplicy. Mnóstwo wot dokoła ołtarza świadczy o tym, że proszący nie odchodzą stąd zawiedzeni.