Tėvai: Mykolas Mikulėnas (apie 1865 – ?) ir Konstancija Guobytė-Mikulėnienė (apie 1877 – ?) – valstiečiai žemdirbiai. Buvo vyriausias vaikas šeimoje. Broliai: Kazimieras Mikulėnas (1904–?) ir Mykolas Mikulėnas (1905–?), sesuo Ona Mikulėnaitė (1907–?).

1902 m. sausio 27 d. Debeikių bažnyčioje jį pakrikštijo klebonas Povilas Šimkevičius, krikštatėviais buvo valstiečiai Kazimieras Pirinauskas ir Elžbieta Gražienė, Kazimiero Gražio žmona.

Nuo jaunystės savarankiškai pramokęs groti vargonais, J. Mikulėnas 1923–1928 m. vargonininkavo Pušaloto (Pasvalio r.) parapijoje. Tuo pačiu metu 1925–1928 m. jis lankė Šv. Cecilijos draugijos organizuojamus vargonininkų kursus ir Klaipėdos konservatorijos rengiamus muzikos mokytojų kursus.

1928–1932 m. J. Mikulėnas dirbo vargonininku Skrebotiškio (Pasvalio r.) parapijoje. 1932–1936 m. jis kiek laiko buvo Debeikių (Anykščių r.) Šv. Jono Krikštytojo parapijos, paskui Kirdeikių (Utenos r.) parapijos vargonininkas, 1936–1940 m. dirbo vargonininku Raudondvaryje (Kauno r.). Visur jis buvo suorganizavęs bažnytinius chorus, kuriuos parengė visoms Lietuvos dainų šventėms Kaune.

1939 m. Kauno "Aušros" mergaičių gimnazijoje jis eksternu išlaikė gimnazijos aštuonių klasių baigimo egzaminus. 1937–1940 m. vargonuoti mokėsi Kauno konservatorijoje. Jo mokytojais ten buvo Jonas Bendorius, Nikodemas Martinonis, Kazys Matiukas, Aleksandras Kačanauskas, Konradas Kaveckas, Antanas Račiūnas ir kiti tuometiniai muzikai.

1940–1941 m. J. Mikulėnas buvo Kauno 2-osios ugniagesių komandos choro ir pučiamųjų orkestro vadovas, 1941–1949 m. vargonininkavo ir vadovavo chorui Marijampolėje. 1949–1950 m. jis buvo Prienų "Žiburio" gimnazijos ir Balbieriškio progimnazijos muzikos mokytojas ir chorų vadovas, 1950–1952 m. – Alytaus mokytojų seminarijos ir 1-osios septynmetės mokyklos muzikos mokytojas ir chorų vadovas.

Su mokyklų chorais J. Mikulėnas pasirodydavo koncertuose, parengė pirmosioms pokario metų dainų šventėms. Dirbdamas įvairiose parapijose ir pastebėjęs muzikai gabius vaikus, mokė juos muzikos rašto, skambinti pianinu ir vargonuoti. Jo buvę mokiniai Vytautas Pučinskas, Vytautas Kurklinskas, Nijolė Stankutė-Jautakienė ir kiti tapo muzikais profesionalais.

Vedė 1929 m. birželio 9 d. Kirdeikių bažnyčioje, žmona Ona Gimžauskaitė-Mikulėnienė. Duktė Laimutė Mikulėnaitė-Leimonienė (g. 1936 m.) – muzikos mokytoja ir chorvedė.

Mirė 1952 m. balandžio 29 d. Alytuje. Palaidotas Prienų rajono ir Birštono miesto civilinėse kapinėse (5 kvartalas, 12 eilė, 6 kapas). Kapą ženklina pilko šlifuoto akmens paminklinė stela su iškaltu įrašu: "Mikulėnai / Juozas 1902–1952 / Ona 1911–1993 / Liūdi vaikai".

J. Mikulėno biografija publikuojama Boleslovo Zubricko enciklopediniame žinyne "Pasaulio lietuvių chorvedžiai" (1999 m.).