Von 1930 bis 1932 arbeitete er in der Münchner Anwaltskanzlei von Hans Frank, trat aber, angeblich aus taktischen Gründen, erst nach der Machtübergabe an die Nationalsozialisten zum 1. April 1933 in die NSDAP ein (Mitgliedsnummer 1.663.751).[4][1] Bühler war ab 1932 zunächst als Amtsgerichtsrat im bayrischen Justizministerium und ab Oktober 1934 als Erster Staatsanwalt im Reichsjustizministerium tätig.[2][5] 1935 wurde er Oberstaatsanwalt am Oberlandesgericht München. Spätestens seit 1938 war er Leiter des Ministerialbüros von Hans Frank, des Reichsministers ohne Geschäftsbereich.[1] Bühler stieg Anfang Dezember 1939 bis zum Ministerialdirektor auf.[2] Bühler heiratete Ende der 1930er Jahre Hedwig Almus, sie hatten zwei Töchter, die beide Lehrerinnen wurden.
Ab November 1939 war er Chef des Amtes des Generalgouverneurs Frank in Krakau, ab März 1940 dessen Staatssekretär. Bereits am 24. November 1939 stattete Bühler den Sonderbeauftragten für die Erfassung und Sicherung der Kunst- und Kulturschätze, Kajetan Mühlmann, mit den nötigen Mitteln zum Kunstraub aus.[6] Ab Juni 1940 wurde er, zunächst vorläufig, zu Franks Stellvertreter bestellt.[1] Bühler nahm am 16. Mai 1940 und am 20. Mai an zwei Konferenzen zur Vorbereitung der Außerordentlichen Befriedungsaktion teil, mit der der Widerstand der polnischen Intelligenz ausgeschaltet werden sollte. Am 22. August 1940 unterzeichnete Bühler eine Anweisung zur Umbenennung von Straßennamen im Generalgouvernement. In einem speziellen Rundschreiben vom 12. Januar 1942 wies Bühler die Distriktgouverneure an, von dem ihnen übertragenen Begnadigungsrecht gegenüber denjenigen Juden keinen Gebrauch zu machen, die zum Tode verurteilt worden waren, weil sie aus dem Ghetto entwichen waren.
Bühler drängte Reinhard Heydrich auf der Wannseekonferenz, mit der Endlösung der Judenfrage im Generalgouvernement zu beginnen, weil er hier keine Transportprobleme sah. Dies geht eindeutig aus dem Protokoll vom 20. Januar 1942 hervor, in dem es heißt: „Staatssekretär Dr. Bühler stelle fest, daß das Generalgouvernement es begrüßen würde, wenn mit der Endlösung dieser Frage im Generalgouvernement begonnen würde“.[1] 1942 beteiligte sich Bühler an der Aktion Zamość bei Lublin zur Verschleppung von Polen für deutsche Siedlungen und zur Zwangsarbeit nach Deutschland.
Am 18. Januar 1945 floh Bühler aus Krakau und wurde am 30. Mai 1945 von den Amerikanern festgenommen und im Zellengefängnis Nürnberg inhaftiert. Am 23. April 1946 wurde er als Zeuge des Angeklagten Hans Frank von dessen Verteidiger Alfred Seidl vor dem Internationalen Militärgerichtshof in Nürnberg vernommen. Bühler und Frank versuchten, den SS-Führer Friedrich-Wilhelm Krüger, der am 10. Mai 1945 in amerikanischer Gefangenschaft Selbstmord verübt hatte, für die Verbrechen in Polen verantwortlich zu machen und im Übrigen alles auf Heinrich Himmler zu schieben.
Internationaler Militärgerichtshof Nürnberg (Hrsg.): Der Prozess gegen die Hauptkriegsverbrecher vor dem Internationalen Militärgerichtshof (14. November 1945 bis 1. Oktober 1946). Amtlicher Text in deutscher Sprache.
Dr. Josef Buhler, Staatssekretär and Deputy Governor-General. Supreme National Tribunal of Poland (17TH JUNE-10TH JULY, 1948), Law-Reports of Trials of War Criminals, Selected and prepared by The United Nations War Crimes Commission, Vol. 14, HMSO, London 1948. (PDF)
Towiah Friedman: Die höchsten Nazi-Beamten im General-Gouvernement in Polen in den Kriegs-Jahren 1939–1945. Institute of Documentation in Israel for the Investigation of Nazi War Crimes, Haifa 2002.[7]
Hans Grimm: Dr. Josef Bühler. Impulsgeber bei der Wannsee-Konferenz. In: Wolfgang Proske (Hrsg.): Täter Helfer Trittbrettfahrer. NS-Belastete aus Baden-Württemberg, Band 4: NS-Belastete aus Oberschwaben. Gerstetten: Kugelberg, 2015, ISBN 978-3-945893-00-5, S. 70–83
Ingo Loose: Josef Bühler : Regierung des Generalgouvernements. Ein Hintermann. In: Hans-Christian Jasch, Christoph Kreutzmüller (Hrsg.): Die Teilnehmer. Die Männer der Wannsee-Konferenz. Berlin: Metropol, 2017, ISBN 978-3-86331-306-7, S. 145–161