Johanna von Habsburg, arciduchessa d'Austria, figlia dell'imperatore Ferdinando I di Asburgo e di Anna Jagellona, nacque a Praga il 24 gennaio 1547.
Era la più giovane fra i quattordici figli della coppia imperiale, gracile e minuta parte abbia avuto problemi di sviluppo durante l'infanzia.
I Medici di Firenze che aspiravano al titolo di granduca erano estremamente interessati a stabilire rapporti di parentela con gli Asburgo, per questo motivo nel 1563 Cosimo I chiese la mano di Giovanna per il figlio Francesco.
Ferdinando I morì nel 1564 e gli successe Massimiliano II. Questi eventi ovviamente ralltentarono la trattativa matrimoniale che si concluse soltanto nel 1565.
Dopo una visita dei Medici a Innsbrucl ed un breve fidanzamento, Giovanna giuse a Firenze il 16 dicembre 1565 ed il matrimonio fu celebrato il 18 dello stesso mese.
La regia della sontuosa cerimonia fu curata dall'illustre letterato Vincenzo Maria Borghini, la scenografia fu preparata da Giorgio Vasari con la collaborazione dello scultore Giovanni Caccini.
L'unione di Francesco con la principessa fu infelice. Sentimentalmente legato da tempo con la nobile veneziana Bianca Capello, Francesco non interruppe la relazione mentre Giovanna appariva come una figura insignificante fra gli sfarzi della corte medicea.
Giovanna e Francesco ebbero tre figlie durante i primi anni di matrimonio: Eleonora nata nel 1567, Romola nata nel 1568 che visse solo pochi giorni e Anna, nata nel 1569.
Nel 1570 Cosimo ebbe il titolo di Granduca dal papa e poco dopo sposò la sua amante Camilla Martelli, molto più giovane di lui. Queste nozze furono duramente criticate da Francesco e dall'imperatore Massimiliano, fratello di Giovanna e si rischiò una grave rottura fra Medici e Asburgo.
La diplomazia di Giovanna servì a risanare la situazione evitando la crisi e anche migliorando i rapporti con il marito che, tuttavia, incontrarono nuove difficoltà perché Giovanna partorì altre due femmine, Isabella nel 1571 e Lucrezia nel 1572, entrambe morte infanti, senza riuscira a dare a Francesco un erede maschio.
Cosimo I si ammalò e, privata del suo sostegno morale e della sua opera di pacificatore familiare, Giovanna cercò sollievo nelle pratiche religiose che seguì ancor più assiduamente che in passato e in una corrispondenza con Caterina de' Ricci, una religiosa di Prato.
Nel 1574 Cosimo I morì e negli anni seguenti la famiglia dei Medici fu turbata da lotte per il potere e da morti improvvise mai del tutto chiarite.
Giovanna nel 1575 partorì Maria, futura regina di Francia, e nel 1576 Bianca Capello ebbe un figlio che sostenne di aver avuto da Francesco.
Giovanna reagì chiedendo al fratello di poter tornare a Vienna, richiesta che l'imperatore declinò per motivi politici, tuttavia Massimiliano protestò presso Francesco, ma morì poco dopo e Giovanna dovette rassegnarsi ad accettare la situazione.
La sua posizione migliorò nel 1577 quando ebbe finalmente un figlio maschio, Filippo. Da allora i suoi rapporti con Francesco si fecero più tranquilli mentre Bianca Capello veniva allontanata dalla corte.
Questo periodo di serenità fu breve perché Giovanna non sopravvisse alla sua ultima gravidanza e morì di parto il 9 aprile 1578.
Pochi mesi dopo Francesco I sposava Bianca Capello.