Jo Vonlanthen commence sa carrière en compétition par la Formule 3 au tournant des années 1970. En 1973, il participe au championnat d'Europe de Formule 2 avec sa propre équipe. Il évolue dans cette discipline entre 1973 et 1975, pilotant des March. Il monte à plusieurs reprises sur le podium, sans toutefois remporter de victoire.

En 1975, Frank Williams, en manque de budget, « loue » sa FW à qui apporte de l'argent. Sponsorisé par des entreprises suisses et son fan-club, Jo est engagé pour disputer le Grand Prix d'Autriche sur le circuit de l'Österreichring. Initialement non qualifié, il est admis au départ grâce au forfait de plusieurs pilotes. Il s'élance sous la pluie de la 26e et dernière position et abandonne au 15e tour de l'épreuve à la suite d'une casse moteur. Une semaine plus tard, il participe également au Grand Prix de Suisse, une course ne comptant pas pour le championnat, organisée sur le circuit de Dijon-Prenois, et termine non classé, à neuf tours du vainqueur.

Après quelques courses de Formule 2 en 1976, Jo participe à diverses compétitions de voitures de sport et à des courses de côte, principalement en Suisse. À l'issue de sa carrière de pilote, il fonde sa propre structure, Jo Vonlanthen Racing, et se spécialise dans l'exploitation d'écoles de pilotage et la gestion d'écuries de course. Il reste présent dans le milieu automobile en organisant des événements et en conservant une collection de véhicules de compétition.