Джоан де Бовуар де Хэвилленд родилась 22 октября 1917 года в Токио, Япония. Ее отец, Уолтер Аугуста де Хэвилленд, работал адвокатом, а мать, Лилиана Аугуста Рюз – театральной актрисой, которая выступала под псевдонимом Лилиан Фонтейн.

Кроме Джоан в семье выросла еще одна дочь актриса Оливия де Хэвилленд.

В детстве Джоан часто болела, а после одновременно перенесённой кори и стрептококковой инфекции, у нее развилась анемия.

В 1919 году ее родители развелись, и Джоан вместе с матерью и сестрой переехала жить в США в город Саратогу, где здоровье Джоан быстро пошло на поправку.

Вместе с сестрой Оливией, Джоан окончила среднюю школу Лос-Гатоса, а также католический монастырь для девочек. Во время обучения в монастыре сестры брали уроки дикции.

В 1933 году Джоан отправилась к отцу в Японию, где провела два года. Там она училась в американской школе, которую окончила в 1935 году.

В том же 1935 году состоялся ее актерский дебют – на театральной сцене она сыграла в постановке «Назови этот день», а на киноэкранах – главную роль в фильме «Только без дам» под псевдонимом Джоан Кроуфорд.

Так как её сестра Оливия начала актёрскую карьеру раньше, то семейная фамилия де Хэвилленд досталась именно ей. Поэтому Джоан была вынуждена придумать себе псевдоним Барфилд, который впоследствии заменила на Фонтейн.

В 1937 году Джоан Фонтейн вместе с Фредом Астером снялась в картине «Девичьи страдания», которую высокими оценками отметили критики, но публика ее не оценила и она провалилась в прокате.

До 1940 года она снялась еще в шести картинах, самой известной среди них была «Женщины», где она сыграла роль миссис Джон Дей.

В 1940 году Джоан досталась главная роль в американском дебюте британского режиссёра Альфреда Хичкока «Ребекка», за роль в котором она была номинирована на премию «Оскар» в категории «Лучшая женская роль».

В 1941 году Фонтейн вновь снялась в главной роли в фильме Хичкока, на этот раз в картине «Подозрение». За эту роль она снова была отмечена номинацией на премию киноакадемии и в итоге стала её обладательницей.

После такого успеха Джоан ее старшая сестра, актриса Оливия де Хэвилленд, перестала с ней общаться.

До конца 1940-х годов популярность Джоан Фонтейн еще возросла, в основном благодаря ролям в фильмах «Джейн Эйр» (1943), «Поцелуями сотри кровь с моих рук» (1948), «Письмо незнакомки» (1948) и «Ты останешься счастливой» (1948), в которых она исполнила главные роли.

В 1950-х годах её кинокарьера постепенно пошла на спад, после чего Фонтейн постепенно переместилась на телевидении, а также возобновила карьеру в театре.

Известными фильмами 50-х годов для Фонтейн стали «Сентябрьская афера» (1950), «Айвенго» (1952) и «Ночи Декамерона» (1952).

В 1954 году Фонтейн получила хорошие отзывы за свою роль в бродвейской постановке «Чай и симпатия».

В 1960-х годах у неё были также заметные роли в театральных постановках «Частные жизни», «Цветок кактуса» и «Лев зимой».

В тех же 1960-х годах актриса снялась всего в трех кинокартинах – «Ночь нежна» (1961), «Путешествие на дно моря» (1961) и «Ведьмы» (1966). Роль в «Ведьмах» стала для Фонтейн последней на большом экране.

В конце 1970-х годов актриса опубликовала свою автобиографию под названием «No Bed of Roses».

В последующие годы актриса оставалась активна на телевидении, где в 1980 году была номинирована на дневную премию «Эмми» за роль в мыльной опере «Надежда Райана».

В 1982 году Джоан была главой жюри на 32-м Берлинском международном кинофестивале.

Последней ролью для Фонтейн на телеэкранах стала роль королевы Людмилы в детском фильме «Добрый король Вацлав», который вышел в 1994 году.

В последние годы Джоан Фонтейн жила тихой и уединённой жизнью в маленьком калифорнийском городке Кармел, ухаживая за своим садом и за двумя собаками.

Умерла Джоан Фонтейн 15 декабря 2013 года на 97-м году жизни. Как сообщили ее близкие, Джоан скончалась по естественным причинам.