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. Джоан вызывает уважение у коллег за её профессионализм и интенсивные подготовки, которые она подводит готовясь к каждой роли. Например, для того чтобы играть слепую женщину в фильме «Охотник на людей», она посетила школу для слепых и несколько дней ходила с завязанными глазами. Брайан Кокс, который снимался вместе с ней в этом фильме, называет её лучшей актрисой, с которой он когда-либо он работал. Среди других ярких и запомнившихся зрителям киноработ Джоан Аллен - роли в таких популярных фильмах, как «Без лица» (1997), «Плезантвиль» (1998), «Дневник памяти» (2004), «Превосходство Борна» (2004), «Ультиматум Борна» (2007), «Хатико: Самый верный друг» (2009) и др. Всего на сегодняшний день фильмография актрисы насчитывает более 40 художественных фильмов и телесериалов. 1 января 1990 году она вышла замуж за актёра Питера Фридмана. В марте 1994 года у них родилась дочь, а в 1995 году - умер отец. В 2002 году пара рассталась. При этом они поддерживают хорошие отношения и даже живут не далеко друг от друга, дочь продолжают воспитывать вместе.