A brit származású színésznő Joan de Beauvoir de Havilland néven született Tokióban, 1917. október 22-én. Nevét Amerikában változtatta meg, felvette keresztapja vezetéknevét, hogy véletlenül se keverjék össze akkor már ismert színésznőként dolgozó nővérével, Olivia de Havillanddal.

Beteges gyerek volt, állítólag e miatt költöztek az Egyesült Államokba is. 1978-ban kiadott önéletrajzában azt írja, gyakori betegeskedése segített fejleszteni színészi képességeit, és nagyban hozzájárult ahhoz, hogy nővérével korántsem volt jó a viszonya. A testvéri rivalizálás is akkoriban kezdődött, mikor ő ágynak esett. Az sem segített a helyzeten, hogy mind a ketten a színészi pályát választották. Ráadásul 1942-ben mind a kettőjüket Oscar-díjra jelölték, ám a szobrot Joan nyerte el a Gyanakvó szerelemért. Ezzel pedig ő lett az egyetlen színésznő, aki Oscar-t nyert egy Alfred Hitchcock-film főszerepéért.

Joan Fontaine akaratos, céltudatos nő volt, gyakran került összetűzésbe a hollywoodi stúdiókkal, mivel nem volt hajlandó akármit eljátszani. Az erős, eltökélt női szerepeket szerette. A '40-es években játszott Orson Welles oldalán a Jane Eyre című filmben, a Constant Nymph című filmben nyújtott alakításáért Oscarra is jelölték, jó kritikákat kapott a Vincente Minnelli által rendezett 1954-es Tea és együttérzés (Tea and Sympathy) című Broadway darabban nyújtott alakításáért. Filmes karrierje a '60-as évek elején véget ért. 

Négyszer ment férjhez, Brian Aherne brit színésszel hat évig éltek együtt, William Dozier producerrel 1946-ban keltek egybe, de ez a frigy is véget ért öt év után, 1952-ben Collier Young forgatókönyvíró, producer mellett találta meg a boldogságot, de ez sem tartott túl soká, 1961-ben elváltak. Három évvel később Alfred Wright Jr.-nak mondta ki a boldogító igent, kapcsolatuk azonban '69-ben zátonyra futott.

Az utóbbi években Kaliforniában élt, viszonylagos visszavonultságban.