Giovanna d'Aviz e di Trastamara nacque a Monte Oliveto il 20 marzo 1439, era figlia di Edoardo d'Aviz re del Portogallo e di Eleonora di Trastamara.
Il padre era morto prima della sua nascita e il fratello Alfonso V era salito al trono sotto la reggenza della madre il 9 settembre 1438.
Nel 1440 Eleonora lasciò la reggenza a Pietro duca di Coimbra e si ritirò a Toledo insieme a Giovanna. Morta la madre nel 1445 Giovanna si stabilì presso lo zio Pietro di Coimbra e dal 1449 visse a corte con il fratello Alfonso V.
Il 20 maggio 1455 Giovanna sposò Enrico IV di Castiglia e Leon che aveva divorziato da Bianca di Trastamara. Da questa unione, il 20 febbraio 1462 nacque Giovanna detta la Beltraneja.
Gli avversari politici di Enrico IV che sostenevano il fratellastro Alfonso, si opposero alla legittimazione di Giovanna la Beltraneja come erede al trono spargendo la voce che fosse nata da un adulterio di Giovanna del Portogallo con il nobile Beltran de la Cueva.
I sostenitori di Enrico IV fecero riconoscere la legittimità di Giovanna ma gli oppositori proclamarono re Alfonso con il nome di Alfonso XII.
Giovanna del Portogallo fu trasferita nel castello del vescovo de Fonseca presso Segovia, dove visse una relazione con il nipote del vescovo, e più tardi in un convento.
Intanto (1468) Enrico IV disconosceva la paternità di Giovanna la Beltraneja e nominava erede al trono la sorellastra Isabella di Castiglia, ma nel 1469 ritrattò e nominò principessa delle Asturie la figlia Giovanna che dal 1470 fu fidanzata con Carlo di Francia duca di Berry, figlio del re di Francia Carlo VII.
Nel 1474 Enrico IV ripudiò la moglie Giovanna per le sue numerose infedeltà e la rimandò in Portogallo ma il re morì poco dopo e Giovanna tornò in Castiglia per sostenere la figlia nella guerra di successione contro Isabella.
Morì a Madrid il 13 giugno 1475 dopo aver concordato il matrimonio della figlia con suo fratello Alfonso V del Portogallo.