Дакота Джонсон родилась 4 октября 1989 года в Остине, США в семье востребованных и популярных актёров Дона Джонсона и Мелани Гриффит. В 1996 году после развода родителей ее отчимом стал Антонио Бандерас.

Среднее образование Джонсон получала в Aspen Community School, штат Колорадо. Позже она перевелась в школу Санта Каталина в Монтерее, штат Калифорния.

В возрасте 12 лет после фотосессии с другими детьми знаменитостей для «Teen Vogue» Дакота заинтересовалась модельным бизнесом.

В 1999 году Дакота Джонсон дебютировала в кино, в фильме «Женщина без правил». В этой картине она и ее сводная сестра, Стелла Бандерас, исполнили дочерей их реальной матери, Мелани Гриффит. А режиссером фильма стал ее отчим - Антонио Бандерас.

В 2006 году Джонсон получила звание Мисс «Золотой глобус», это звание ежегодно присуждается кому-то из детей звезд.

В 2006 году Джонсон подписала контракт с модельным агентством IMG Models. С тех пор она в 2009 году снялась в рекламной кампании для бренда Mango, а в 2011 взяла участие в фотосессии для австралийской марки одежды Wish .

После того, как Джонсон окончила среднюю школу, она подписала контракт с William Morris Agency и сразу же начала сниматься в хитовом фильме «Социальная сеть».

В 2012 году Дакота сыграла роль Минни в фильме Кристофера Нейла «Козы» с Дэвидом Духовны. В том же году снялась в фильме Николаса Столлера «Немножко женаты» и «Мачо и ботан». Джонсон также сыграла главную женскую роль в картине «Мой друг – гей», выход которой состоялся в 2013 году.

В марте 2012 года Джонсон пригласили сниматься в роли Кейт в комедийном сериале «Бен и Кейт», этот сериал стал ее телевизионным дебютом. Съемки сериала прекратились после окончания первого сезона 25 января 2013 года. После этого Дакота Джонсон быстро возобновила свою кинокарьеру и снялась в фильме «Need for Speed: Жажда скорости» (2014 ).

2 сентября 2013 года автор Э. Л. Джеймс объявила, что Дакота Джонсон будет играть Анастейшу Стил в готовящейся экранизации книги «Пятьдесят оттенков серого». Партнером Дакоты по картине стал Джейми Дорнан, который получил роль Кристиана Грея. Премьера картины назначена на 11 февраля 2015 года.

В 2014 году помимо «Жажды скорости» с участием Дакоты вышла драма «Цимбелин», где вместе с ней снялись Этан Хоук, Эд Харрис и Милла Йовович.

В том же 2014 году Дакота вместе с Сиенной Миллер, Бенедиктом Камбербэтчом и Джонни Деппом приступила к съемкам в фильме «Черная месса», премьера которого назначена на 17 сентября 2015 года.