Джоан Аллен родилась в 20 августа 1956 года в городе Рошелль штата Иллинойс. В семье домохозяйки Дороти Аллен (в девичестве Вирт) и автомеханика Джефа Аллена, она была самой младшей из черытех детей.

Училась в Рошелльской средней школе, где была отличницей, пела в хоре и играла на виолончели. Потом в Иллинойском западном университете в Макомбе, который окончила в 1976 году, а затем в Восточном Иллинойском университете. В 1977 году вступила в театральную компанию «Степной волк» и стала играть на сцене.

Свою актёрскую карьеру актриса начинала в знаменитой чикагской труппе "Steppenwolf Theater Company" под руководством Джона Малковича. В начале 80-х годов она начала играть в театре, а также сниматься в малобюджетных сериалах. Её кинодебютом стала маленькая роль второго плана в фильме «Компрометирующие позы».

В 1988 году она появилась на Бродвее в пьесе Лэнфорда Уилсона «Сожги это», за что получила премию «Тони». В кино она появлялась достаточно редко, и ни одна из ролей не сделала её звездой, но все изменилось в 1995 году после фильма Оливера Стоуна «Никсон», где Джоан сыграла жену президента. Эта роль принесла актрисе заслуженную славу, она была номинирована на «Оскар» и премию Британской академии.