Джоан Аллен народилася 20 серпня 1956 року в місті Рошелл, штат Іллінойс. У сім'ї домогосподарки Дороті Аллен (у дівоцтві Вірт) та автомеханіка Джефа Аллена вона була наймолодшою з чотирьох дітей.

Навчалася в Рошеллській середній школі, де була відмінницею, співала в хорі та грала на віолончелі. Потім в Іллінойському західному університеті в Макомбі, який закінчила в 1976 році, а згодом у Східному Іллінойському університеті. У 1977 році вступила до театральної компанії «Степовий вовк» і почала грати на сцені.

Свою акторську кар'єру акторка розпочинала у знаменитій чиказькій трупі "Steppenwolf Theater Company" під керівництвом Джона Малковича. На початку 80-х років вона почала грати в театрі, а також зніматися в малобюджетних серіалах. Її кінодебютом стала маленька роль другого плану у фільмі «Компрометуючі пози».

У 1988 році вона з'явилася на Бродвеї в п'єсі Ленфорда Вілсона «Спали це», за що отримала премію «Тоні». У кіно вона з'являлася досить рідко, і жодна з ролей не зробила її зіркою, але все змінилося в 1995 році після фільму Олівера Стоуна «Ніксон», де Джоан зіграла дружину президента. Ця роль принесла акторці заслужену славу, вона була номінована на «Оскар» і премію Британської академії.