Tėvai: Kazimieras Mikolajūnas ir Valentiina Likaitė-Mikolajūnienė – valstiečiai žemdirbiai. Brolis dvynys Kazimieras Mikolajūnas (1901–?).

1901 m. spalio 18 d. Kavarsko bažnyčioje jį pakrikštijo vikaras Stanislovas Janeliūnas, krikštatėviais buvo Motiejus Mikolajūnas ir Ona Senkauskienė, Adomo Senkausko žmona.

Mokėsi Ukmergėje. Pirmojo pasalinio karo metais pasitraukęs į Rusiją, gyveno ir toliau mokėsi Voroneže. Grįžęs į Lietuvą, tęsė mokslą Ukmergėje, buvo ateitininkų kuopos narys.

1919 m. pavasarį, palikęs nebaigtą gimnaziją, J. Mikolajūnas išėjo savanoriu į kuriamą Lietuvos kariuomenę, tarnavo eiliniu, dėl sunkių tarnybos sąlygų neteko sveikatos. Demobilizuotas jis tęsė ir 1923 m. baigė mokslą Ukmergės gimnazijoje.

1923–1925 m. J. Mikolajūnas dirbo Žemaitkiemio (Ukmergės r.) pradžios mokykloje mokytoju.

Nuo 1925 m. iki gyvenimo pabaigos jis gyveno Kavarske (Anykščių r.). Susirgęs džiova, iš pedagoginės veiklos jis turėjo pasitraukti, gydėsi, buvo išvykęs į sanatoriją Merane (Italija), bet nebepasveiko.

Laisvalaikiu domėjosi gamta, biologija, svajodamas studijuoti agronomiją.

Vedė 1923 m., žmona Genovaitė Kuzmaitė-Mikolajūnienė-Andrašiūnienė (1905–1977) – pedagogė lietuvių kalbos ir literatūros mokytoja. Duktė Beatričė Mikolajūnaitė-Girčienė (g. 1926 m.) – mokslininkė chemikė technologė.

Mirė 1927 m. rugsėjo 27 d. Kavarske (Anykščių r.). Palaidotas Kavarsko kapinėse.

Po mirties niekam nesikreipus dėl pripažinimo savanoriu ir apdovanojimo Savanorio medaliu, tokio įvertinimo nesulaukė.