Joseph Schlotthauer war der jüngste Sohn eines kurfürstlichen Theaterdieners. Obwohl seine künstlerischen Fähigkeiten bekannt waren, musste er das Schreinerhandwerk erlernen. Zugleich besuchte er die Feiertagsschule, wo ihm auch Kenntnisse in Physik, Chemie und Mechanik vermittelt wurden. Durch eigene Studien erwarb er sich Vorkenntnisse in der Malerei, so dass er sich im Januar 1809 an der Münchner Königlichen Akademie der Bildenden Künste für das Fach Porträtmalerei immatrikulierten konnte. Im selben Jahr trat er als freiwilliger Jäger in die kurfürstliche Armee ein und beteiligte sich am Tiroler Volksaufstand. Nach Auflösung seines Korps kehrte er an die Akademie zurück und malte in den nachfolgenden Jahren überwiegend religiöse Bilder. Ab 1819 war er Gehilfe von Peter von Cornelius, der ihn an den Arbeiten für die Münchner Glyptothek beteiligte. Dadurch konnte er die Technik der Freskomalerei erlernen. Nach einem Italienaufenthalt 1830 wurde er 1831 als Professor für Historienmalerei an die Münchner Königliche Akademie berufen. Als Lehrer entwickelte Schlotthauer eine einflussreiche Tätigkeit. Seine Arbeiten stehen unter dem Einfluss der Nazarener.