Родилась в Китае, в семьей врачей, её бабушка и дедушка получили образование в Оксфорде, а родители учились в Гарварде. Дебютировала в кино в 14 лет. В 1980 году сыграла в фильме «Сяохуа» (режиссёр Чжан Чжэн), за которую получила премию «Сто цветов». В 1981 выехала на учёбу в США. Стала сниматься в кино, сначала в основном в боевиках типа «Ночной сталкер» (1986), потом и в серьёзных эпических драмах: роль императрицы Вань Жун в «Последнем императоре» (1987) Бернардо Бертолуччи. Роль в телесериале «Твин Пикс» (1990) прославила её на всю Америку. В 1990-х гг. снимается в основном в ролях второго плана: «Небо и земля» Оливера Стоуна (1993), «Безумие» Д. Кэммела (1995). За роль в фильме 1994 года С. Гуань Цзиньпэна «Красная роза, белая роза» получила главную кинопремию Тайваня «Золотая лошадь». В 1999 году состоялся ее режиссёрский дебют «Сю-Сю, сосланная» с успехом прошёл по мировым фестивалям. В 2000 году режиссировала мелодраму «Осень в Нью-Йорке» с Ричардом Гиром и Вайноной Райдер в главных ролях.
В 1992 журнал «People» включил в список «50 самых красивых женщин мира».
Чэнь вдохновила инди-рок-группу «Xiu Xiu», которая назвалась в честь её фильма «Сю Сю: Падшая Девочка».
Джоан Чэнь активно занимается благотворительностью.
Личная жизнь
С 1985 до 1990 Джоан Чэнь была замужем за актёром Джимми Лау. В настоящее время замужем за кардиологом Питером Хэем, свадьба была 18 января 1992. Джоан и её муж имеют двух дочерей и живут в Сан-Франциско, периодически бывая в Шанхае, с семьей Джоан, чтоб их дочери могли знакомиться с китайской культурой