L'église Saint-Joseph contient un ensemble de mobilier et d’œuvres d'art sacré, dont une partie a été, soit conçue en lien avec le programme architectural, soit provient d’autres édifices religieux et d'acquisitions. Seul le mobilier et les œuvres réalisées en lien avec le projet de l'architecte ont fait l'objet d'un dossier. Les premiers projets dessinés en 1944 et en 1951 par l'architecte René Tournier pour la nouvelle église Saint-Joseph montrent son souci de penser aussi les décors et le mobilier : autels, tabernacles, chaire à prêcher y sont représentés dans les coupes du bâtiment. Des dessins détaillant le baptistère, les décors sculptés des chapiteaux ou encore le chemin de croix sont réalisés, certains utilisés dans des cartes faisant appel aux dons. Lors de la mise en œuvre du projet retenu en 1951, René Tournier fait appel au maître-verrier et décorateur Jacques Le Chevallier. Ce dernier est membre des Artisans de l'Autel. Orienté vers l'artisanat d'art, ce groupement d'artistes catholiques fondé en 1919 s'implique dans l'aménagement des églises, la création de mobilier religieux et d'œuvres d'art sacré dans un souci d'unité avec l'architecture. Le Chevallier conçoit les verrières de l'église et coordonne la réalisation du mobilier et des différentes œuvres de l'église en sollicitant de jeunes artistes parmi les membres de l'atelier ou parmi ses élèves : Irène Zack, Françoise Haas, Louis Chavignier ou encore Francis Burette. L'étude de la correspondance de Jacques Le Chevallier montre l'étroite collaboration entre l'artiste décorateur, l'architecte et l'abbé Patingre. Les discussions portent tant sur les matériaux utilisés pour la réalisation du mobilier, que sur les couleurs et l'agencement des dalles de verre ou encore la forme retenue pour la cuve baptismale... Aux esquisses de Le Chevallier répondent les plans et élévations de Tournier : les réalisations sont issues de ces riches échanges. Toutefois, certains éléments décrits dans les archives n'ont pas été réalisés ou conservés. En juillet 1954, René Tournier dessine les plans d'une chaire à prêcher à placer dans la nef entre deux piliers, qui finalement ne voit pas le jour. Pour sa part, à la demande de l'abbé Patingre, Jacques Le Chevallier dessine des lustres en cuivre portant des tubes fluorescents de 1,20 mètre. Placés entre chaque pilier afin d'éclairer la nef, ces lustres n'ont pas été conservés lors de la réfection du réseau électrique et de la mise en lumière du chemin de croix en 2004.

En 1996, l'architecte Jacques Prioleau est retenu pour réaliser le réaménagement du sanctuaire de l'église. Une estrade vient prolonger le chœur vers la nef ; les tables de communion en marbre sont supprimées pour être placées contre le mur de l'abside ; un autel, un ambon, un siège de présidence avec dossier et deux autres sans dossier sont fabriqués selon les dessins de Jacques Prioleau ; un autel plus ancien orné de décors sculptés est finalement installé à la place du nouvel autel. Au début des années 2000, les fonts baptismaux sont déplacés de la chapelle des fonts et installés dans la partie droite du chœur.