В кино начала сниматься в десять лет, а уже в двенадцать сыграла свою первую главную роль. Знаменитой ее сделал фильм Софии Копполы «Трудности перевода», за которым последовали самые разнообразные картины, от фантастического боевика до костюмной исторической драмы. Наиболее яркой ролью Йоханссон многие критики считают роковую красотку из «Черной орхидеи».