Ancien spécialiste en éclairages et infographie,
Joe Letteri rallia ILM en 1991 pour occuper le poste de directeur technique senior à la tête de l'équipe Dinosaures de
Jurassic Park, avant de passer superviseur des effets visuels sur
Daylight de Rob Cohen,
Mission Impossible de Brian De Palma. Letteri a rejoint Weta Digital en 2001 en tant que superviseur des effets visuels sur les deux derniers volets de la saga de Peter Jackson Le Seigneur des Anneaux.
Joe Letteri a inventé et développé nombre des techniques numériques mises au service des effets visuels haut de gamme de la dernière génération. Lauréat de l'Oscar pour
Le Seigneur Des Anneaux : Les Deux Tours (2002) et
Le Seigneur Des Anneaux : Le Retour Du Roi (2003), il a également remporté un Oscar technique pour sa participation au développement des techniques qui intervinrent dans la création du personnage de Gollum.
En 2010, il est de nouveau récompensé aux Oscars, remportant la statuette des Meilleurs effets visuels pour son travail avec Stephen Rosenbaum, Richard Baneham et Andrew R. Jones sur
Avatar de James Cameron.