Joan Fontaine se je rodila na Japonskem britanskim staršem, vendar se je družina z letom 1919 preselila v Kalifornijo. Igralsko kariero je začela v poznih najstniških letih z manjšimi vlogami v gledališču, v 30. letih preteklega leta je igrala v filmih B-produkcije.

Slavo ji je prineslo šele igranje v filmih Alfreda Hitchcocka. Britanski režiser ji je dal vlogo v svojem prvem ameriškem filmu Rebecca iz leta 1940, za katero je bila nominirana za oskarja. Za vlogo v njegovem filmu Sum, v katerem je zaigrala ob Caryju Grantu, je dobila oskarja.

Leta 1978 je napisala avtobiografijo No Bed of Roses in v njej zapisala, da jo je k igralskemu delu usmerila prav otroška bolehnost. Ko je bolna ležala v postelji, si je v svojih fantazijah in sanjarijah ustvarila "neskončne prizore ljubezenskega razmerja, strasti, ljubosumja, zavrnitev in smrti. Zgradila in uredila sem hiše, parnike, plesne dvorane. Oblikovala sem scene in kostume, različne vloge in vse sem igrala sama."

Vztrajni snubec Howard Huges
Po letu 1950, ko je bila njena igralska kariera v zatonu, se je obrnila k televiziji ter se nekajkrat pojavila tudi na Broadwayu. Slavna igralka je bila tudi njena sestra Olivia de Havilland, s katero pa sta imeli precej konflikten odnos tako zasebno kot na profesionalni ravni.

Njuno rivalstvo se je začelo že v otroštvu, ko sta tekmovali za pozornost staršev, vse odraslo življenje pa za večji uspeh v filmskem svetu. "Obžalujem, da se od nje ne spomnim niti enega dejanja prijaznosti skozi vse otroštvo," je zapisala v avtobiografiji.

Olivia pa je svojo mlajšo sestro videla kot potuhnjeno iskalko pozornosti, ki je melodramatično igrala svojo bolehnost in se stalno trudila, da jo prekosi. Ekscentrični milijarder Howard Huges, ki je bil nekaj časa v razmerju z Olivio de Havilland, je Joan nekajkrat ponudil zakon.

Joan Fontaine je bila sicer poročena štirikrat. Ko se je nazadnje ločila od Alfreda Wrighta leta 1969, je dejala, da je zanjo zakon kot institucija mrtev. Ni bila samo uspešna igralka, bila je tudi pilotka, poleg tega je odlično igrala golf. Leta 2013 je pri starosti 96 let umrla na svojem domu v Carmelu v Kaliforniji.