Джоан Аллен родилась в городке Рошшел штата Иллинойс в США в 1956 году и была четвертым ребенком в семье (у Джоан есть брат Дэвид и две сестры — Мария и Линн).

Родители будущей актрисы не были профессионально связаны ни с кино, ни с театром — мать Джоан, Дороти Мария Аллен, занималась домашним хозяйством, а отец, Джеймс Джефферсон Аллен, ремонтировал автомобили (по другим данным – он был владельцем АЗС). Однако тяга и любовь к искусству проявились в Джоан уже в детстве – в школьные годы девочка играла на виолончели и пела в хоре.

Среднее образование Джоан Аллен получила в Рошелльской школе, окончив которую поступила в колледж Кишуоке, расположенный в местечке Мальта штата Иллинойс. Продолжила свое образование Джоан в Западном Иллинойском университете в Макомбе, а затем — в Восточном Иллинойском университете, где изучала актерское мастерство.

Свой путь в актерской профессии Джоан Аллен начала в 1977 году на театральных подмостках Чикаго, поступив в труппу «Степной волк» («Steppenwolf Theater Company»), руководил которой Джон Малкович, учившийся в том же университете, что Джоан.

«Я была очень хорошей девочкой в течение длительного времени, и это то, что на самом деле привело меня к актерству. Сцена была идеальным местом, где я могла вести себя возмутительно, грустить, злиться...», — вспоминает Джоан Аллен.

Театральная карьера Джоан Аллен развивалась весьма успешно. В 1988 году состоялось ее первое выступление на Бродвее – в спектакле «Сожги это» («Burn This») по пьесе известного американского драматурга Лэнфорда Уилсона (Lanford Wilson).

За роль в этой постановке Джоан Аллен получила свою первую и очень престижную актерскую награду – в 1989 году она была удостоена премии «Тони».

В кино актриса дебютировала в 1985 году. Первым полнометражным фильмом, в котором Джоан Аллен приняла участие, стала картина Френка Перри «Компрометирующие позы» («Compromising Position», 1985). В течение последующих десяти лет в кинокарьере Джоан не было громких прорывов, хотя эти годы были весьма плодотворны. Самыми заметными киноработами актрисы в этот период стали роли в фильмах «Охотник на людей» («Manhunte,» 1986), «Пегги Сью вышла замуж» («Peggy Sue Got Married», 1986), «Такер: Человек и его мечта» («Tucker: The Man and His Dream», 1988).

Настоящий успех в кино и, вслед за ним, слава пришли к Джоан Аллен в 1995 году. Роль Пэт Никсон, супруги президента США, исполненная Аллен в фильме Оливера Стоуна «Никсон» («Nixon», 1995), принесла ей две престижных номинации.

Актриса была названа в числе претендентов на получение премий «Оскар» и «BAFTA» в категории «Лучшая женская роль второго плана». Год спустя Джоан Аллен вновь была отмечена в той же категории номинациями на премии «Оскар» и «Золотой Глобус» — за роль в драме «Суровое испытание» («The Crucible», 1996), а в 2001 году оказалась одной из кандидаток на получение этих же наград, но уже в категории «Лучшая женская роль» — за работу в фильме «Претендент» («The Contender», 2000).

В 2010 году Джоан вновь стала номинанткой «Золотого Глобуса» — на сей раз в категории «Лучшая актриса мини-сериала или фильма на ТВ» за роль в телевизионной биографической драме «Джорджия О'Кифф» («Georgia O'Keeffe», 2009), где Аллен впервые выступила в качестве продюсера.

Среди других ярких и запомнившихся зрителям киноработ Джоан Аллен — роли в таких популярных фильмах, как «Без лица» («Face/Off», 1997), «Плезантвиль» («Pleasantville», 1998), «Дневник памяти» («The Notebook», 2004), «Превосходство Борна» («The Bourne Supremacy», 2004), «Ультиматум Борна» («The Bourne Ultimatum», 2007), «Хатико: Самый верный друг» («Hachiko: A Dog's Story», 2009) и др.