Jeho matka byla sedm let upoutána na lůžko a zemřela, když bylo Josefovi jedenáct let.Byl velmi nadaný stejně jako jeho bratr Jindřich, proto po přímluvě svého učitele odešel do Jičína studovat gymnázium. Bydlel na jezuitské koleji a živil se kondicemi a milodary, z domova nemohl dostávat nic.

Po ukončení semináře se stal knězem. V roce 1909 nastoupil na své poslední působiště do Lidic a tam zůstal 33 let. Do Pecky jezdil navštěvovat své tři sestry a do Rychnova nad Kněžnou za bratrem. Při jedné návštěvě se dohodl se sestrami, že na místě staré chalupy rodičů postaví vilku, kde budou bydlet všichni společně. Sestry se zatím odstěhovaly do přízemí peckovské fary.

Začátkem roku 1942 se stavba chýlila ke konci a Josef se chystal na stěhování. Lidice však postihla tragédie, která změnila i životy Štemberkových. Kdyby se stěhování odbylo v předem daném termínu v květnu, Josef Štemberka by byl naživu. Se svými lidickými spoluobčany, za které prosil o smilování, zůstal věrně až do konce.

Poslední hodiny života strávil ve sklepě Horákova statku, kde se s ostatními muži modlil a žehnal jim. Byl zastřelen jako jeden z posledních, sice mu byla gestapem nabídnuta milost, ale tu nepřijal.

V roce 1949 mu byl slavnostně odhalen pomník u zdi kostela sv. Bartoloměje v Pecce. V roce 1991 byla na Štemberkově vile (zdravotní středisko) zavěšena pamětní deska.