Ha desarrollado su carrera principalmente en la televisión. Inició su carrera en Televisión Nacional de Chile (TVN), donde participó en el informativoMedianoche, como comentarista de la sección internacional, el programa misceláneo Fruto prohibido, como entrevistador, el noticiero 24 horas, como conductor, y el bloque Zona D Reportajes, como presentador. En el canal de cable hermano de TVN, Canal 24 Horas, ofició como conductor de 24 horas en el mundo, La mañana informativa, 24 horas a la hora y Semana 24 y su último programa en TVN, Menú, junto a Claudia Conserva.
El 24 de abril de 2014, Neme renunció a TVN para incorporarse a Mega, desde el 2 de junio del mismo año. En esta estación condujo las ediciones matinal y tarde del noticiero del canal, Meganoticias, y también integró el panel del matinal Mucho gusto.
En enero de 2020 fue despedido de Mega.[3] A partir de julio de ese año se incorporó a La Red,[4] donde forma parte del panel de Hola Chile. Además, el 23 de agosto de 2020 se estrenó su programa de debate Pauta libre.[5]
En marzo de 2021 se anunció su salida de La Red para regresar de nuevo a Mega, en donde conducirá el matinal Mucho gusto.[6]
Neme se demostró contrario a la adopción homoparental mediante una publicación en Twitter en mayo de 2019, siendo criticado y objeto de memes. Tras publicar otros tuits aclarando su opinión sobre el tema, escribió una columna en el medio chileno The Clinic, donde afirmó que la adopción homoparental «es una gran responsabilidad».[12]
↑«José Antonio Neme, sin vergüenza». Caras. 16 de noviembre de 2016. Archivado desde el original el 16 de enero de 2017. Consultado el 13 de enero de 2017. «Cuando te das cuenta de que eres gay, sabes que en todas las carreras que te toque competir, será con desventaja y harto más atrás, entonces no te queda otra que correr más y para eso te esfuerzas en tener una buena condición física que contribuye a alcanzar al resto.»