Джоан Алън е родена на 20 август 1956 г. в Рошел, щата Илинойс, като най-малкото от четири деца в семейството на Доротея Мари, домакиня, и Джеймс Джеферсън Алън, собственик на бензиностанция. Тя израства в стабилна семейна среда, наследявайки немски произход от майка си и английски, шотландско-ирландски и немски корени от страна на баща си. Още в гимназията е забелязвана с артистичния си талант и е определена за „най-обещаваща за успех“, предвещавайки пътя ѝ към сцената.
След университета Джоан се присъединява към легендарната Steppenwolf Theatre Company в Чикаго, където е сред първите членове и участва в редица оригинални постановки редом с Джон Малкович, Гари Синиз и Лори Меткалф. Там тя усъвършенства уменията си и изгражда репутация на актриса с изключителна отдаденост и драматична сила. Пробивът ѝ на Бродуей идва с пиесата *Burn This* на Ланфорд Уилсън, която ѝ носи награда „Тони“ за най-добра актриса през 1988 г., а скоро след това получава и нова номинация за *The Heidi Chronicles*.
В киното първите ѝ значими роли са в *Компромисни позиции* (1985) и *Ловец на хора* (1986), където показва гъвкавост между комедия и драма. Истинско признание обаче идва с участието ѝ в *Nixon* (1995) на Оливър Стоун, където влиза в образа на Пат Никсън. Ролята ѝ носи първа номинация за „Оскар“ и награди от множество критически асоциации. Веднага след това следва нова номинация за *Круцибъл* (1996), с която Алън затвърждава позицията си като една от най-силните актриси на своето поколение.
В края на 90-те години тя впечатлява в *Ледената буря* (1997), *Лице в лице* (1997) и *Плезънтвил* (1998), където умело се движи между независими продукции и холивудски блокбъстъри. Кулминацията идва с *Претендентката* (2000), където играе политичка, бореща се за номинация за вицепрезидент. Изпълнението ѝ носи номинации за „Оскар“, „Златен глобус“, SAG и „Независим дух“.
През новото хилядолетие Джоан Алън продължава да редува кино и телевизия. Появява се в три филма от поредицата за Джейсън Борн, в *Тетрадката* (2004) и *Обратната страна на гнева* (2005), за която печели „Сателит“ за най-добра актриса. Телевизионните ѝ превъплъщения също са високо оценени – *Мъглите на Авалон* (2001) и *Джорджия О’Кийф* (2009) ѝ донасят номинации за „Еми“.
Личният ѝ живот е белязан от брак с актьора Питър Фридман между 1990 и 2002 г., а през 1994 г. се ражда дъщеря ѝ Сейди. Въпреки че избягва светлините на прожекторите извън екрана, Алън остава отдадена на работата си и продължава да приема предизвикателни роли.
Днес тя е утвърдена като една от най-фините и многопластови американски актриси, чиито превъплъщения носят дълбочина и човечност. През последните години се насочва както към независими проекти, така и към телевизионни продукции, като продължава да бъде уважаван глас в американското кино и театър.