Йосип Пачоський народився у селі Білгородка на Волині (нині Хмельниччина) в родині дрібного польського шляхтича.

Навчався спершу в Рівненському реальному училищі, а згодом в Уманському училищі землеробства та садівництва. Саме під час навчання в Умані майбутній дослідник прояв інтерес до ботаніки, почав збирати перші колекції гербарію та ходити в наукові експедиції.

Після закінчення училища перебирається до Києва. Тут Пачоський став помічником головного садівника Ботанічного саду Київського університету та почав вивчати ботаніку під керівництвом професора Івана Шмальгаузена. У 23 роки став членом Київського товариства природодослідників. Здійснив низку експедиції південними районами Російської імперії від Бессарабії до Прикаспійщини.

Певний час працював у Ботсаді Санкт-Петербурга, а згодом викладав у Львіській вищій рільничі школі у Дублянах (Австро-Угорщина).

У 1897 році перебирається на Херсонщину, де за рік створю і очолює місцевий природо-історичний музей. У 1915-1916 роках очолює Аджамську дослідну станцію, яка займалась проблемою боротьби з бур’янами. В Херсоні він створив свої найголовніші наукові праці: «Херсонська флора», «Опис рослинності Херсонської губернії», «Причерноморские степи (ботанико-географический очерк)» та інші. Започаткував нову науку фітосоціологія.

Пачоський займався систематичним дослідженням цілинних степів Херсонщини з 1902 року. Здійснив десяток експедицій заповідником «Асканія-Нова», де окрім ботаніки також займався орнітологією.

У 1917 році призначений комісаром Тимчасового уряду для охорони парку «Асканія-Нова». З 1922 року став завідувачем відділу ботаніку у заповіднику та викладав у місцевому технікумі сільського господарства.

У 1923 через неможливість нормально працювати в умовах радянської влади, разом з синами, перебирається до Польщі. Очолював Біловезький заповідник, згодом став професором Познанського університету. Вийшовши на пенсію, створив великий плодовий сад, де досліджував морозостійкість фруктових сортів дерев.

Після окупації Польщі нацистами, був змушений працювати у власному саду, який реквізувала окупаційна влада. Помер 1942 року від розриву серця. 77-річний професор не зміг витримати звістки, що його онука по-звірячому побили в гестапо.