Йоханна родилась 3 марта 1975 года в городе Фрайбург, Германия, в семье дерматолога родом из Медиаса, Румыния. Она закончила Гимназию Фридриха в Фрайбурге, где в 1991 году впервые вышла на сцену, участвуя в школьной театральной постановке. Во время обучения в театральной студии Клауса Марии Брандауэра Йоханна дебютировала на театральной сцене в постановке «Альма» режиссера Паулуса Манкерса. Вскоре после этого она исполнила роль Полли в постановке «The Threepenny Opera» на сцене «Burgtheater», одного из самых известных театров в мире.
В 1997 году, будучи студенткой третьего курса Reinhardt-Seminar, оа дебютировала на киноэкране, исполнив роль горничной в драме Макса Фэрбербека «Эйми и Ягуар». В конце того же гда она начала сотрудничество с компанией «Schauspiel Bonn», чего ей пришлось бросить учебу. В марте 2000 года Йоханна вернулась в Вену, где была принята в ансамбль «Burgtheater». Ее первой ролью в новой группе стала Нина в постановке по пьесе Чехова «Чайка».
В 2002 году Йоханна Вокалек снялась в «премиальной»драме «Хиранкль». Фильм, чье название означает один из районов немецкого города Зурберга, стал дебютом режиссера Ганса Штейнбахлера. За главную роль в этом фильме Йоханна была награждена рядом премий, среди которых «Bavarian Film Award» и «Adolf Grimme Award», которая считается наиболее престижной кинопремией в Германии. В 2005 году Йохана снялась в романтической комедии «Босиком по мостовой» вместе с Тилем Швайгером. Фильм имел кассовый успех. Вокалек исполнила роль Лейлы, сбежавшей из психиатрической клиники. Эта роль, как и роли в фильмах «Хиранкль» и «Комплекс Баадер-Майнхоф» сделали ее актрисой мирового масштаба, а также принесли номинацию в категории «Лучшая актриса» на церемонии вручения наград «Goldene Kamera» в 2006 году.