Ses parents l'ont encouragée toute petite dans le théâtre, et elle joue des pièces dès son plus jeune âge. À l'âge de 10 ans, elle reçoit un rôle récurrent dans la série TV Coronation Street (1960). À partir de là, elle enchaîne les rôles pour la télévision, Emerald Farm (1972) et Kind of Loving (1982). Sa première apparition au cinéma a lieu en 1982 pour le film Pink Floyd The Wall. Elle interprète une groupie. Mais il faudra attendre 1987 pour qu'elle ait enfin un rôle de premier plan dans le film Will you Love me Tomorrow.
Elle interprète Sorsha dans le film Willow (Ron Howard), la fille de la maléfique reine Bavmorda. C'est à ce jour le rôle dans lequel le plus grand nombre de personnes l'ont vue. Il s'agit aussi de sa première apparition dans le cinéma hollywoodien. C'est durant ce tournage qu'elle rencontre Val Kilmer (Madmartigan). Ils ont été mariés en 1988, et ont deux enfants (Jack et Mercedes). Ils apparaîtront ensemble à l'écran dans le film Kill Me Again (1989). Son nom devient alors Joanne Whalley Kilmer. Le couple divorce en 1996.
