Razem z braćmi ukończył Korpus Kadetów w Petersburgu i przez ponad 30 lat służył w wojsku rosyjskim. Był niemal całkowicie oderwany od środowiska polskiego, ale pisał, że „służąc w obcych szeregach nie zapomnieliśmy jednak nigdy o tem, co nam rodzice wskazywali, a mianowicie to, że Polska odrodzić się musi i potrzebować będzie ludzi odpowiednio i wszechstronne wykształconych, a zatem i wojskowych”.
W 1917 roku organizował I Korpus Polski w Rosji, który rok później został zdemobilizowany, a Dowbor-Muśnicki dostał się do Polski. Spotkał się z Piłsudskim, który w 1919 roku wskazał go na stanowisko dowódcy polskich sił zbrojnych w byłym zaborze pruskim. 16 stycznia objął oficjalnie dowództwo nad Powstaniem Wielkopolskim, zreorganizował oddziały powstańcze, przeforsował decyzję o poborze poszczególnych roczników, a także zorganizował regularną Armię Wielkopolską, która w szczytowym momencie liczyła ponad 100 tys. żołnierzy.
Za zasługi w organizacji wojska gen. Józef Dowbor-Muśnicki został mianowany przez Naczelną Radę Ludową generałem broni. Podczas wojny polsko-bolszewickiej, na początku sierpnia 1920 roku Piłsudski zaproponował niewykorzystanemu dotąd generałowi objęcie dowództwa frontu południowego. Propozycji tej Dowbor-Muśnicki nie przyjął, powodowany obawą, że Piłsudski kieruje go na stracony odcinek walk, by można było go obciążyć winą za niepowodzenia. Uważał, że powinien dowodzić oddziałami wielkopolskimi, które formował. Jesienią złożył wniosek o dymisję i został przeniesiony w stan spoczynku.
Uważał, że armia musi pozostać apolityczna, więc nie zajął żadnego stanowiska wobec przewrotu majowego. Obawiał się o bezpieczeństwo państwa i jego granice, gdyby doszło do wojny domowej.
Po 1926 roku przebywał głównie w swoim majątku w Batorowie, w Wielkopolsce. Napisał wspomnienia. Kończył je prośbą do bliskich mu ludzi „o wybaczenie mi tego wielkiego błędu, że nie narzuciłem Polsce ustroju, który odpowiadałby naszym ideałom. Realne do tego możliwości posiadałem”.
Zmarł 26 października 1937 roku.