Urodził się jako Józef Biba w Wilamowicach 26 kwietnia 1860 r. Po ukończeniu szkół powszechnych w rodzinnej miejscowości oraz w Kętach uczęszczał przez osiem lat (1872-1880) do wadowickiego Gimnazjum, gdzie odznaczał się wyjątkową pilnością. Z Wadowic przeniósł się do Krakowa, gdzie studiował na Wydziale Teologicznym Uniwersytetu Jagiellońskiego. Jeszcze w trakcie studiów dokonał zmiany nazwiska na Bilczewski. W latach 80. XIX w. kształcił się nadal, tym razem na Uniwersytecie Wiedeńskim oraz na Uniwersytecie Gregoriańskim w Rzymie. Habilitował się w Krakowie w 1890 r. Naukowo badał archeologię chrześcijaństwa. Przez następne lata związał się z Uniwersytetem we Lwowie, gdzie pracował jako profesor zwyczajny. W 1900 r. pełnił godność rektora lwowskiej Wszechnicy. Rok później otrzymał nominację na arcybiskupa diecezji lwowskiej. Był głównym inicjatorem budowy kościoła św. Elżbiety we Lwowie. Wspierał ludność cywilną podczas pierwszej wojny światowej. Stał na czele „Komitetu arcybiskupiego do niesienia pomocy ofiarom wojny”. Silnie angażował się w pojednanie polsko-ukraińskie, co uwidoczniło się w staraniach o zawarcie rozejmu w trakcie wojny polsko- ukraińskiej z lat 1918-1919. Zmarł 20 marca 1923 r. we Lwowie. Spoczął wśród ubogich lwowian na Cmentarzu Janowskim. W 2011 r. jego relikwie przeniesiono do katedry łacińskiej (Bazyliki archikatedralnej Wniebowzięcia NMP we Lwowie). Józef Bilczewski został beatyfikowany przez Jana Pawła II w 2001 r. Jego kanonizacji w 2005 r. dokonał w Rzymie papież Benedykt XVI. Od 2013 r. Bilczewski jest również patronem rodzinnego miasteczka – Wilamowic.
