Né à Marseille, le 20 juin 1813.
Poète, il fit jouer à l'Odéon une tragédie en cinq actes, en vers, la Fille d'Eschyle, qui partagea le prix Montyon avec la Gabrielle d’Émile Augier. Il fut plusieurs fois candidat à l'Académie : en 1862, il fut celui des catholiques, de son ami Victor de Laprade, de ses compatriotes Thiers et Mignet, mais il fut combattu par Guizot et les libéraux, le Journal des Débats, la Revue des Deux Mondes ; sa femme l'accompagna dans ses visites ; finalement, il se retira devant Octave Feuillet. Le 14 avril 1864, il se présenta contre Camille Doucet ; onze tours de scrutin ne donnèrent aucun résultat et l'élection fut renvoyée au 6 avril 1865, où Camille Doucet fut élu.
À la suite d'une entente entre le parti religieux qui voulait Autran et les libéraux qui soutenaient Claude Bernard, ces deux candidats furent élus à la double élection du 7 mai 1868, Joseph Autran mettant en échec Théophile Gautier et succédant à François Ponsard. Le nouvel élu, possesseur d'une belle fortune, avait pris l'habitude de recevoir les gens de lettres et particulièrement les académiciens à qui il offrait des dîners que l'on critiqua beaucoup. Autran fut reçu par Cuvillier-Fleury le 8 avril 1869 ; bien qu'il fût plutôt un classique, Autran, dans son discours de réception, fit l'éloge de l'école romantique, que confirma Cuvillier-Fleury dans sa réponse.
Il mourut aveugle le 6 mars 1877.