Tên thật là Joshua Winslow Groban, anh sinh năm 1981 tại Los Angeles, California trong một gia đình gốc Do Thái di cư sang Mỹ từ đời trước. Thân phụ của anh là một doanh nhân có hai dòng máu Nga và Ba Lan, còn thân mẫu là một giáo viên người gốc Na Uy. Cậu bé Joshua lớn lên trong một gia đình tuy không phải là nghệ sĩ nhưng lúc nào cũng khuyến khích con cái trao dồi năng khiếu nghệ thuật.

Từ thời niên thiếu, Joshua vẫn nuôi mộng đeo đuổi con đường sân khấu, nhưng là sân khấu kịch nghệ nhiều hơn là sân khấu ca nhạc. Thời gian học cấp phổ thông, cậu bé đã bắt đầu theo học các lớp chuyên ngành, buổi sáng học chữ, buổi chiều học kịch.

Đến năm 15 tuổi, Joshua tham gia trong hai năm liền trại hè sáng tác nghệ thuật bang Michigan (Interlochen Center for the Arts), nơi giảng dạy nhiều bộ môn từ kịch nghệ đến điện ảnh, từ âm nhạc đến hội hoạ, từ nghệ thuật tạo hình đến múa ballet hiện đại. Các lớp học mùa hè được tổ chức theo từng nhóm và xưởng sáng tác (workshop). Nếu như không có sự lôi kéo của những bạn bè cùng trang lứa, thì có lẽ Joshua sẽ chẳng bao giờ ghi tên vào các lớp luyện thanh. Thay vì đơn thuần học cách diễn kịch nói, anh sẽ học thêm nhạc kịch.

Chính trong những khóa luyện thanh này, Joshua mới khám phá mình có một chất giọng thiên phú, có nhiều sắc màu rung cảm, và linh hoạt uyển chuyển trong độ ngân giọng. Theo lời nhạc sư Seth Riggs, người dạy cách luyện thanh cho Josh Groban, thì chất giọng của anh có âm vực tương đương với những giọng ca baryton cao nhất (baritone trong tiếng Anh), và nhờ vào cách lấy hơi, anh có thể đạt đến những nốt sở trường của một giọng ca tenor.

Hai thầy trò luyện tập cách hát và diễn nhạc kịch, trong đó có bài tủ là All I Ask of You, nhạc phẩm chủ đề của vở ca nhạc kịch The Phantom of the Opera (Bóng ma trong nhà hát). Có thể nói nhạc sư Seth Riggs là người đã thay đổi cuộc đời của Josh Groban, khi ông đưa cuộn băng ghi âm ca khúc này cho nhà sản xuất người Canada David Foster.

Nhờ vào sự dìu dắt của hai tên tuổi này mà tài năng của Josh Groban sau khi luyện tập trong vòng ba năm trời sẽ có cơ hội tỏa ánh sáng ngời. Vào năm 17 tuổi, Josh Groban được mời đi hát trong buổi lễ nhậm chức của thống đốc bang California thời bấy giờ là ông Gray Davis. Nhà sản xuất David Foster đã xiêu lòng trước cách hát của Josh Groban, nhưng vẫn chưa vội lăng xê giọng ca trẻ tuổi này.

Một năm sau đó, Josh Groban vừa đúng 18 tuổi lại được mời đi hát trong buổi diễn tập trước lễ trao giải thưởng âm nhạc Hoa Kỳ Grammy (năm 1999). Trong buổi diễn tập này với Celine Dion, Josh hát phần song ca để thay thế cho danh ca tenor người ÝAndrea Bocelli, nổi danh từ ba năm trước đó. Ban đầu tưởng chừng làm không nổi, nhưng rốt cuộc khi anh cất giọng hát trên sân khấu, thì mọi người đều phải ngạc nhiên thán phục.

Trời ban cho anh giọng ca baryton, nhưng nhờ vào sự dày công luyện tập thì Josh mới mở rộng âm vực, đạt đến tầm vóc của một Andrea Bocelli. Đấy cũng là thời gian anh tốt nghiệp trung học và chuẩn bị vào đại học, theo học khoa kịch nghệ tại trường Carnegie Mellon, tiểu bang Pennsylvania. Sau ba tháng học đại học, Josh bỏ ngành kịch nói và chuyển hẳn sang sân khấu ca nhạc khi anh nhận được hợp đồng ghi âm đầu tiên năm anh tròn 20 tuổi.

Năm 2001 là thời điểm phát hành album đầu tay của Josh Groban và thay vì chọn nhạc kịch, thể loại sở trường của anh lúc bấy giờ, Josh lại chọn dòng nhạc pop cổ điển : các giai điệu đậm chất giao hưởng thì được hòa âm khá mộc, trong khi các bản nhạc pop và thậm chí folk, thì lại chuộng cách phối khí thính phòng.

Album này xen kẽ sáng tác mới với các bản ghi âm lại (cover) trong đó có bài Starry Starry Night, mà tác giả Don McLean đã viết vào năm 1971, sau khi đọc một quyển tiểu sử về danh họa Van Gogh, vì thế mà ca khúc này còn có thêm một tựa đề khác là Vincent. Trong số rất nhiều ca sĩ ghi âm lại bài này, ít có ai diễn đạt biểu cảm bằng Josh Groban.

Hai năm sau ngày phát hành tập nhạc đầu tay, Josh Groban trình làng abum thứ hai đề tựa Closer. Với hơn 6 triệu bản được bán chạy, tập nhạc này giúp cho tên tuổi của Josh Groban đạt đến một tầm vóc quốc tế, phần lớn là nhờ vào sự thành công của nhạc phẩm You Raise Me Up nói về tình mẫu tử.

Ban đầu, ca khúc này là một bản nhạc hoà tấu không lời với tựa đề là Silent Story (Câu chuyện thầm lặng) của nhóm Secret Garden, phóng tác từ một điệu dân ca Ailen. Nhà văn Brendan Graham sau đó đã đặt ca từ cho bài hát này, nhưng khi phát hành vào năm 2002 với giọng ca của Brian Kennedy, thì ca khúc lại không ăn khách như mong đợi.

Mãi đến khi Josh Groban ghi âm lại bài hát, chuyển đổi đôi chút lối hoà âm phối khí (crescendo), thu âm với một dàn đồng ca Phúc Âm (gospel) thì bản nhạc này lại phá kỷ lục số bán. Chỉ riêng trong năm 2004, đã có trên dưới 100 phiên bản ghi âm khác nhau, kể cả phiên bản của hai nhóm Westlife và Il Divo (Por Ti Sere). Bản nhạc này từng được bình chọn làm ca khúc hay nhất trong năm trong thể loại Phúc Âm hiện đại và thánh ca nhà thờ.

Từ đó trở đi, Josh Groban trở thành một trong những tên tuổi nổi bật của dòng nhạc pop cổ điển. Những phiên bản cover do anh hát hát trực tiếp trên sân khấu từ bản nhạc Hallelujah của Leonard Cohen, Caruso của Lucio Dalla cho tới Bridge Over Troubled Water của nhóm Simon & Garfunkel đều rất khá, đôi khi nổi trội hơn so với bản gốc.

Tuy nhiên, cho tới giờ này, ngay với album thứ sáu All That Echoes, Josh Groban cho dù tham gia ngày càng nhiều vào công việc soạn nhạc, nhưng vẫn chưa tìm ra được một ca khúc để đời kinh điển do chính anh sáng tác và thể hiện, để thật sự khẳng định điểm khác biệt của riêng mình, bởi vì đa số các ca sĩ xuất thana từ dong nhạc này đều hát cover.

Điểm son của Josh Groban, ngoài kỹ thuật luyện thanh, còn nằm trong những rung động, xúc cảm mà anh thổi vào trong bài hát, thắm đượm từng ca từ. Trong cách rung giọng (vibrato) của anh, có cả ngâm lẫn ngân. Một sự linh hoạt uyển chuyển giúp cho cách hát khỏe khoắn đầy đặn của anh không kiểu cách làm dáng. Đối với một người mà ban đầu chọn ngành kịch hơn là nghề hát, Josh Groban đã biết dày công tôi luyện, biến đổi thành vàng chất giọng trời ban.