Společně s bratrem Karlem a sestrou Helenou se narodil v rodině doktora Antonína Čapka a jeho manželky Boženy. Oženil se s dcerou známého vinohradského advokáta Jarmilou Pospíšilovou. V roce 1923 se jim narodila dcera Alena, která se vdala za doktora Jaroslava Dostála.
Doma mu říkali "Peča". Chodil na obecnou a měšťanskou školu v Úpici a v letech 1901-1903 navštěvoval německou odbornou tkalcovskou školu ve Vrchlabí. Ve škole nevynikal dobrým prospěchem, a proto chvíli pracoval jako tkadlec v dílně F.M. Oberländera. Díky sestře Heleně a jejímu snoubenci JUDr. Františkovi Koželuhovi, kteří přesvědčili rodiče o praktickém využití studia na Uměleckoprůmyslové škole v Praze, mohl v roce 1904 začít Čapek studovat na UMPRUM a taktéž na tamější speciální škole dekorativní malby.
Z období studia pocházejí jeho první dochované kresby a olejomalba V zahradě. Studium na UMPRUM ukončil v roce 1910 a ve stejné době si začal dopisovat s Jarmilou Pospíšilovou, která se o devět let později stala jeho manželkou. První výraznější olejomalby a kresby ovlivněné fauvismem a expresionismem vznikly na studijní cestě, kterou v letech 1910 a 1911 podnikl s bratrem Karlem. Tato cesta je zavedla do Paříže a Marseille, navštívili také Španělsko.
Josef Čapek byl spoluzakladatelem moderně orientované umělecké společnosti s názvem Skupina výtvarných umělců, jenž se scházela v pražské kavárně Union. V tomto období namaloval své první kubistické obrazy. V roce 1912 se stal členem Spolku výtvarných umělců Mánes. Společně s Antonínem Matějčkem redigoval časopis Volné směry, které spolek vydával. Už v tomto období vznikaly první literární práce, s bratrem Karlem vydával generační Almanach. Z Mánesova spolku byl ovšem na základě neshod z jeho výborem vyloučený. Jeho nejznámějším literárním počinem je dětská kniha O pejskovi a kočičce, kterou taktéž sám ilustroval.
