Tėvai – ūkininkai, turėję 12 ha žemės. Broliai: Konstantinas Mačėnas – policijos pareigūnas, Justas Mačėnas.

J. Mačėnas augo Vaidlonių kaime (Anykščių r.), mokėsi Troškūnų mokykloje, mokydamasis giedojo bažnyčios chore. Vėliau jis dirbo tėvų ūkyje.

1944 m. J. Mačėnas pasitraukė į Vakarus, stojo tarnauti į JAV kariuomenę. Jis saugojo Niurnbergo kalėjimą, kuriame po Antrojo pasaulinio karo buvo laikomi didžiausi nacistiniai nusikaltėliai.

1949 m. jis išvyko į JAV, buvo apsistojęs Niujorke, vėliau gyveno Čikagoje (Ilinojaus valstija). Jis dirbo įvairius darbus: buvo siuvėjas, pardavėjas, ėmėsi privataus verslo ir atidarė kėglių klubą.

Apie 1965 m. J. Mačėnas susidomėjo daile. 1976 m. išėjęs į pensiją, jis įsikūrė Lemonte (Ilinojaus valstija) ir visiškai atsidėjo dailei.

Iš pradžių jis privačiai mokėsi dailės pas senosios kartos lietuvių emigracijos menininkus: tapytoją Antaną Rūkštelę (1906–1990), tapytoją ir grafiką Adomą Varną (1879–1979), tapytoją Miką J. Šileikį (1893–1987), dailininkę Mercedes Mickevičiūtę-seserį Mercedes (1915–2007), taip pat pas profesorių R. Hoffmaną.

1979–1982 m. J. Mačėnas studijavo dailę Richardo J. Daley koledže Čikagoje (Ilinojaus valstija).

Jis nutapė peizažų, natiurmortų, portretų, nuliejo akvarelių, surengė individualias parodas Naujajame Bafale (New Buffal, Mičigano valstija, 1984 m.), M. K. Čiurlionio galerijoje Čikagoje (Ilinojaus valstija), Michigan City bibliotekoje (Ilinojaus valstija, 1987 m.), dalyvavo daugelyje grupinių dailės parodų.

Jo kūriniai pasklido po privačias kolekcijas. Dalį savo darbų – žymių Lietuvos asmenų portretų galeriją (51 drobė) jis dovanojo Troškūnų vienuolynui (1996 m.).

J. Mačėnas buvo Lietuvių dailininkų sąjungos narys, Amerikiečių dailės klubo narys.

Jis daug metų dainavo "Dainavos" ansamblio chore, giedojo Alfonso Mikulskio chore.

J. Mačėnas buvo filatelistas, priklausė filatelistų draugijai "Lietuva". Jo rinkinys buvo eksponuotas šios draugijos parodoje "LITHPEX-XXVIII" Balzeko muziejuje Čikagoje (2000 m.) ir laimėjo sidabro medalį. Parodoje "LITHPEX-XXIX", surengtoje ten pat 2003 m., buvo įrengta speciali jo dailės kūrinių ekspozicija.

Jis taip pat buvo Baltijos Amerikos lietuvių fondo narys.

Senatvėje apie 2004 m. grįžęs į Lietuvą, J. Mačėnas gyveno Palangos reabilitacijos ligoninėje, kur 2012 m. lapkričio 16 d. paminėjo savo 100-mečio sukaktį.

Mirė 2014 m. vasario 8 d. Palangoje. Palaidotas Troškūnų (Anykščių r.) kapinėse. Kapą dengia rausvo ir pilko šlifuoto akmens plokštės, jį ženklina tokių pačių atspalvių šlifuoto akmens paminklas su iškaltu įrašu: "Juozas / Mačėnas / 1912–2014".