Juanjo Mena comenzó su carrera como director artístico de la Orquesta Sinfónica de Bilbao en 1999. Ha sido Director Principal Invitado de la Filarmónica de Bergen y de la Orquesta del Teatro Carlo Felice. En 2011 fue nombrado Director Titular de la BBC Philharmonic, llevando a la orquesta en giras por Europa y Asia y dirigiendo conciertos en el Royal Albert Hall, como parte de los BBC Proms. Actualmente es Director Titular del May Festival de Cincinnati.
Juanjo Mena ha dirigido las más prestigiosas formaciones de Europa, incluidas la Filarmónica de Berlín, Orquesta de la Radio de Baviera, Orquesta Gewandhaus de Leipzig, Filarmónica de Londres, Filarmónica de Oslo, Orquesta Sinfónica Nacional Danesa, Tonhalle Orchester Zürich, Orquesta Sinfónica de Bamberg o la Filarmónica de Dresde. Trabaja asiduamente con las principales orquestas de España.
Tras su debut en Norteamérica con la Sinfónica de Baltimore en 2004, ha dirigido la mayoría de las principales orquestas del continente, incluyendo las sinfónicas de Boston, Chicago, Cincinnati, Montreal, Pittsburgh y Toronto, filarmónicas de Nueva York y Los Ángeles, las Orquestas de Cleveland, Filadelfia y Minnesota, y la Sinfónica Nacional, Washington. En Asia, es un director invitado habitual de la NHK Symphony Orchestra en Tokio.
El pasado mes de septiembre de 2022 dirigió la Orquesta del Teatro Real en su histórico debut en el Carnegie Hall, Nueva York. Recientes y próximos compromisos incluyen, entre otros, proyectos con la Orquesta de Minnesota, la Sinfónica de Lucerna, la Orquesta Sinfónica Nacional Danesa y la Orquesta Filarmónica de Oslo.
El último trabajo discográfico de Juanjo Mena es la grabación de la Sinfonía nº 6 de Bruckner junto a la BBC Philharmonic, con el sello Chandos. La extensa discografía de Mena con la BBC Philharmonic también incluye un aclamado lanzamiento de Gabriel Pierné, que fue seleccionado como Gramophone Editor's Choice, así como nuevas grabaciones de referencia de un repertorio español en gran parte poco conocido.
En 2016 Juanjo Mena fue galardonado con el Premio Nacional de Música.