Fils d'une libraire genevoise et d'un professeur de français – et arrière-petit-fils de l'homme politique Jacques Dicker –, Joël Dicker suit sa scolarité à Genève, entre autres au collège Madame de Staël et part suivre le Cours Florent à Paris pendant une année avant de revenir en Suisse et d'étudier le droit à l’Université de Genève, d’où il sortira diplômé en 2010. Il a été attaché parlementaire au Parlement suisse.
À l’âge de dix ans, il fonde La Gazette des animaux, une revue sur la nature qu’il dirigera pendant sept années et qui lui vaudra de recevoir le Prix Cunéo pour la protection de la nature et d’être désigné « plus jeune rédacteur en chef de Suisse » par La Tribune de Genève.
Joël Dicker écrit ensuite ses premiers textes. Une première nouvelle de trente-trois pages, Le Tigre, est remarquée en 2005 dans le cadre du Prix international des jeunes auteurs destiné aux 15-20 ans à Lausanne, et publiée dans le recueil des lauréats aux éditions de l’Hèbe.
En 2010, il reçoit le Prix des écrivains genevois pour son premier roman Les Derniers Jours de nos pères.
Joël Dicker publie son second roman, La Vérité sur l'affaire Harry Quebert, en septembre 2012, et obtient le Grand prix du roman de l'Académie française 2012{{,}}. Il a fait partie de la sélection finale pour le Prix Goncourt 2012. Il reçoit le prix Goncourt des lycéens 2012.