Otec si všiml synova zájmu o architekturu od raného dětství a nechal jej zapsat na pražskou techniku a posléze mu i umožnil studovat ve vídeňské Akademii výtvarných umění (1851 - 1854). O prázdninách si přivydělával na stavbách jako zednický učeň u česko-vídeňského stavitele Františka Šebka. Posléze získal státní tříleté stipendium na poznávací cestu po Evropě, ale po návratu, v neutěšené situaci po prohrané rakousko-pruské válce, nenašel uplatnění jako architekt, ale jako velmi úspěšný stavitel.

Začátky jeho podnikání velmi usnadnil František Šebek, který si jej oblíbil natolik, že mu při odchodu do penze odkázal celou svou stavební kancelář. Velmi brzy si Hlávka vydobyl pověst solidního stavitele.

Na sklonku roku 1860 mu ministerstvo kultury a vyučování zadalo vypracování projektu rezidence řeckokatolického biskupa v Černovicích, dnešní ústřední budovy tamní university spolu s arménsko-katolickým kostelem, v roce 1861 vyhrál soutěž na výstavbu Dvorní opery ve Vídni.

Vrací se i do Prahy, kde v roce 1862 přijal zakázku projektu na novou Zemskou porodnici v Kateřinské ulici v Praze a projekt založil na nejpokrokovějším systému své doby, tj. pavilónovém členění, odůvodněném v té době počínající propagací hygienických hledisek. Vedle velkého kapitálu získal za postavení Dvorní opery osobně od císaře titul stavebního rady a za vlastní architektonický projekt rezidence bukovinských metropolitů o velikosti poloviny Versailles obdržel II. cenu na světové výstavě v Paříži v roce 1867.

V té době koupil pro svoji ovdovělou maminku zámek v Lužanech u Přeštic, který později sehrál velmi významnou roli v jeho dalším životě. Hlávkova stavební kancelář postavila v letech 1860 - 1869 142 staveb. Zaměstnával 19 architektů, takže posléze byl schopen, díky takto vybavené kanceláři a své neuvěřitelné pracovitosti, mít neustále rozestavěno a vyprojektováno více než padesát staveb najednou, a to často staveb nijak podřadného významu.

Mecenášský věhlas získal svým dokonale promyšleným programem zaměřeným především na kulturu a vzdělanost českého národa. V Lužanech vznikly projekty založení České akademie věd a umění na jejímž založení měla jeho finanční účast rozhodující podíl, stavby studentských kolejí, stavby nové budovy Akademie výtvarných umění a mnohé další.

Čtyři roky před smrtí završil své mecenášské úsilí tím, že ve své poslední vůli 25. ledna 1904 ustanovuje svým univerzálním dědicem nově založené Nadání Josefa, Marie a Zdenky Hlávkových, které podle statutu přiloženého k závěti mělo být ustanoveno ihned, nejdéle však do dvou roků po jeho smrti. Právnicky bylo Nadání tak dokonale vytvořeno, že přežilo jak totalitu nacismu, tak komunismu a do dnešních dnů plní nadace velkou část jeho odkazu. Jde o nejstarší nadaci s nepřerušenou kontinuitou v České republice.

Josef Hlávka umírá ve svých 77 letech 11. března 1908.

Dne 28. 6. 2011 byl zapsán Hlávkův obrovský architektonický komplex v Černovcích na Ukrajině do seznamu světových památek UNESCO.. Na tuto stavbu byl Hlávka celý svůj život hrdý a to plným právem. UNESCO tak připomíná architekta Josefa Hlávku již podruhé. Poprvé to bylo v roce 2008, kdy prohlásilo Hlávkovo stoleté výročí úmrtí světovým kulturním výročím.

S použitím informací z Wikipedie a archivů architektury.