Йоханна Вокалек родилась в немецком Фрайбурге (земля Баден-Вюртемберг) в семье профессора дерматологии; её отец — родом из румынского города Медиаш (в Трансильвании).
Йоханна училась в гимназии во Фрайбурге, с 1991 года участвовала в постановках школьного самодеятельного театра.
В лирической комедии 2005 года «Босиком по мостовой», режиссёром которой, а также исполнителем главной мужской роли был Тиль Швайгер, Вокалек сыграла главную женскую роль.
Ещё одна заметная роль Вокалек — в исторической драме 2008 года «Комплекс Баадера-Майнхоф» (здесь она предстала в образе террористки Гудрун Энслин).
Последняя по состоянию на 2010 год крупная роль Йоханны Вокалек — в фильме 2009 года «Иоанна — женщина на папском престоле», в котором она сыграла Папессу Иоанну, легендарную женщину, якобы занимавшую некоторое время папский престол в IX веке (изначально в фильме эту роль должна была играть Франка Потенте).