Fraunhofer ble lærling ved et optisk verksted i 1798, og ble senere ansatt ved Georg Friedrich von Reichenbachs, Joseph von Utzschneiders og Joseph Liebherrs fabrikk (i München) for å lage matematiske og fysikalske instrumenter. Kort tid etter ble han direktør for den optiske avdelingen ved denne fabrikken, og i 1809 etablerte han sammen med Reichenbach og Liebherr det berømte optiske instituttet i Benediktbeuern, hvor han raskt ble eneste eier. Instituttet flyttet til München i 1819, og Fraunhofer ble representant for vitenskapsakademiet.