Joan Fontaine lahir dengan nama Joan de Beauvoir de Havilland pada 22 Oktober 1917 di Tokyo, Jepang, dari orang tua berkebangsaan Inggris. Orang tuanya tidak tinggal lama di Jepang karena kesehatan Joan dan saudara perempuannya, Olivia, yang sering sakit, memaksa keluarga pindah ke California. Ayah mereka kembali ke Jepang, sementara ibu dan kedua anaknya menetap di Saratoga. Orang tua Joan dan Olivia berpisah tidak lama kemudian.

Ibunya, Lilian Augusta, yang pernah ingin menjadi aktris, berusaha menyalurkan mimpi tersebut kepada Joan dan Olivia. Sementara Olivia memilih berkarier di panggung, Joan sempat belajar di Tokyo dan kembali ke California tahun 1934. Di San Jose dan Los Angeles, Joan bergabung dengan grup teater dan mencoba peruntungan di dunia akting.

Awalnya, Joan memakai nama Joan Burfield untuk menghindari pengaruh nama keluarga, tetapi kemudian ia mengganti nama menjadi Joan Fontaine saat mengikuti ujian di MGM. Ia mendapatkan peran kecil di film No More Ladies tahun 1935, tetapi gagal menembus industri selama satu setengah tahun.

Setelah tinggal bersama Olivia yang sudah sukses di dunia film, Joan mulai mendapatkan peran lebih baik dari tahun 1937, dan pada 1940 mendapatkan nominasi Oscar pertamanya untuk film Rebecca. Ia kemudian memenangkan Oscar untuk perannya di Suspicion tahun 1941. Kariernya berkembang, dan ia dikenal sebagai aktris pilihan di Hollywood.

Joan terus tampil di film dan mendapatkan nominasi Oscar lainnya hingga tahun 1943. Setelah itu, popularitasnya menurun, dan ia mulai beralih ke peran TV, teater, dan Broadway. Film terakhirnya adalah The Witches tahun 1966, dan penampilan terakhirnya di layar adalah Good King Wenceslas tahun 1994. Ia dikenang sebagai ikon film yang abadi.