1999-2014: Inicios
En 1999, Johnson debutó en el cine en Loco en Alabama, donde ella y su hermana Stella Banderas interpretaban a las hijas de su madre en la vida real, Melanie Griffith. La película fue dirigida por su entonces padrastro, Antonio Banderas. En 2006, fue elegida como Miss Globo de Oro 2006, donde fue la primera Miss Globo de Oro de segunda generación en la historia de los Globos.
Johnson en el plató en 2014
En 2006, Johnson firmó con IMG Models. Aunque la actuación es su principal trabajo, desde entonces ha modelado para la línea de vaqueros de la marca MANGO en 2009 y ha rodado la campaña «Rising Star» para la marca de moda australiana Wish en 2011.
Una vez que Johnson se graduó en el instituto, tomó clases de interpretación con el profesor Tom Todoroff hasta 2008. Firmó con la agencia William Morris y comenzó su carrera como actriz. Apareció en un papel menor como Amelia Ritter en la exitosa película nominada al Oscar La red social (2010), dirigida por David Fincher. Tuvo un pequeño papel en la película de fantasía Beastly (2011), seguida del drama de So Yong Kim For Ellen (2012) junto a Paul Dano y Jon Heder, sobre un músico en apuros en medio de una batalla por la custodia. También en 2012, tuvo papeles en la comedia independiente Goats, de Christopher Neil, en la que interpreta a una estudiante de una escuela preparatoria; la comedia romántica The Five-Year Engagement, de Nicholas Stoller; y la comedia 21 Jump Street. También interpretó a la protagonista femenina de la película de Chris Nelson Date and Switch, escrita por Alan Yang.
En marzo de 2012, Johnson fue elegida para interpretar a Kate en la serie de comedia de Fox Ben and Kate, lo que supuso su debut en televisión. La serie fue cancelada el 25 de enero de 2013 tras una temporada. Johnson retomó rápidamente su carrera cinematográfica, con un pequeño papel en Need for Speed (2014). En 2013, tuvo un papel como una de las nuevas contrataciones en el episodio final de la serie de comedia de la NBC The Office.
2015-presente: Avance
El avance de Johnson se produjo con su papel protagonista como Anastasia «Ana» Steele en la película de drama romántico erótico Cincuenta sombras de Grey, que se estrenó en febrero de 2015 y le dio reconocimiento internacional. Johnson se impuso en el papel a Lucy Hale, Felicity Jones, Elizabeth Olsen, Danielle Panabaker y Shailene Woodley. En respuesta a las preguntas sobre su postura sobre los derechos de género con respecto a su personaje en la serie de películas de Cincuenta Sombras, Johnson declaró: «Estoy orgullosa de… Estoy completamente en desacuerdo con la gente que piensa que Ana es débil. Creo que en realidad es más fuerte que él. Todo lo que hace es su elección. Y si puedo ser una defensora de las mujeres para que hagan lo que quieran con sus cuerpos y no se avergüencen de lo que quieren, entonces estoy a favor de eso.»
Johnson en los Premios BAFTA 2016
El 15 de febrero de 2015, Johnson apareció en el especial del 40 aniversario de Saturday Night Live y fue presentadora de SNL el 28 de febrero, 2015, convirtiéndola en la segunda hija de un antiguo presentador de SNL (después de Gwyneth Paltrow, cuya madre Blythe Danner fue presentadora durante la séptima temporada del programa en 1982) en presentar el programa. También en 2015, se reunió con su compañero de reparto en 21 Jump Street, Johnny Depp, interpretando a la madre del hijo de su personaje en el largometraje Black Mass. En 2015, Johnson protagonizó el thriller de Luca Guadagnino A Bigger Splash, junto a Tilda Swinton, Matthias Schoenaerts y Ralph Fiennes. Escribiendo para Rolling Stone, Peter Travers afirmó que Johnson demostró que su personaje «tiene algo más en mente que deslizarse seductoramente». Según Christy Lemire de RogerEbert.com «A Bigger Splash permite a Johnson ser más divertida y sexy que en Cincuenta sombras de Grey». Ese mismo año se estrenó Cymbeline, una adaptación cinematográfica moderna de la obra de William Shakespeare, que protagonizó junto a Ethan Hawke y Ed Harris. También protagonizó la comedia de 2016 How to Be Single, junto a Leslie Mann y su coprotagonista de Date and Switch, Nicholas Braun.
Johnson se formó en danza para prepararse para Suspiria (2018), de Luca Guadagnino, una película de terror sobrenatural y remake de la cinta de 1977 de Dario Argento, en la que interpreta a una bailarina estadounidense en Berlín que se inscribe en una academia dirigida por un aquelarre de brujas. David Ehrlich, de IndieWire, describió la actuación de Johnson en la película como «emocionantemente impenitente». También en 2018, protagonizó el thriller neo-noir de Drew Goddard Malos tiempos en El Royale, con Jeff Bridges, Jon Hamm y Chris Hemsworth. En la película, interpreta a una hippie que se aloja en un complejo turístico en la frontera entre California y Nevada donde se cruzan las vidas de varias personas con pasados sospechosos. Screen Rant clasificó la actuación de Johnson como la cuarta mejor de la película y afirmó que «aporta un poder reservado y bajo la superficie a su papel».
En 2019, Johnson protagonizó la película de terror psicológico, Wounds, junto a Armie Hammer, dirigida por Babak Anvari, basada en una novela de terror The Visible Filth de Nathan Ballingrud. Tuvo su estreno mundial en el Festival de Cine de Sundance el 26 de enero de 2019. A continuación, protagonizó la película independiente de aventuras The Peanut Butter Falcon, con buenas críticas, junto a Shia LaBeouf y Bruce Dern, que tuvo su estreno mundial en South by Southwest el 9 de marzo de 2019. Apareció en la película de drama Our Friend, junto a Casey Affleck y Jason Segel, y dirigida por Gabriela Cowperthwaite. La película se basa en la vida real de la pareja Nicole y Matthew Teague, que ante la inminente muerte de Nicole, ven cómo su mejor amigo se muda con ellos para ayudarles. Joe Morgenstern, de The Wall Street Journal, escribió que «la intimidad de la actuación de la Sra. Johnson es extraordinaria. Es la menos asertiva de las estrellas de cine y, sin embargo, el valor, la desesperación y la furia que encuentra en Nicole te levantan y te hacen girar». Por su parte, Gary Goldstein, de Los Angeles Times, afirmó que Johnson «impresiona con una gama de efectos que van desde la coquetería, la euforia y la adoración hasta la firmeza, la rabia y la resignación; es una actuación encantadora». Mick LaSalle, del San Francisco Chronicle, elogió su actuación escribiendo que «no interpreta a Nicole como una gloriosa fuerza vital, sino como una mujer normal de 34 años a la que se le ha repartido la peor mano imaginable».
Johnson durante una entrevista con Architectural Digest en 2020
Johnson fundó la productora TeaTime Pictures, junto al ex ejecutivo de desarrollo de Netflix Ro Donnelly, para desarrollar proyectos de cine y televisión. En 2020, Johnson debutó como directora, codirigiendo (con Cory Bailey) el vídeo musical de «Cry Cry Cry» de Coldplay, en el que aparecía su novio Chris Martin. Johnson protagonizó junto a Tracee Ellis Ross la película de comedia-drama The High Note, que se estrenó el 29 de mayo de 2020. Su actuación fue considerada como «tal vez su mejor y ciertamente más adorable actuación», según el Chicago Sun Times. Scott Mendelson, de Forbes, declaró que Johnson y Kelvin Harrison Jr. tenían «una química relajada y natural, y sus escenas de fuego lento forman la columna vertebral emocional de la película». Según Richard Lawson, de Vanity Fair, si la película parece desigual es porque «parte de eso se compensa con el suave magnetismo de Johnson, el inteligente matiz que aporta incluso a las escenas más mundanas» y que ella «se ha convertido en una de las actrices jóvenes más fiables que trabajan hoy en día, tanto en su elección de buen gusto de los proyectos como en el compromiso centrado, pero no afectado, que aporta a cada uno».
Próximos proyectos
Los próximos proyectos que protagonizará serán La hija perdida, dirigida por Maggie Gyllenhaal y basada en la novela homónima de Elena Ferrante, Am I Ok? y Crackpot, para la directora Elaine May. Además, Johnson firmó para protagonizar y producir Rodeo Queens, una serie de falso documental dirigida por Carrie Brownstein para Amazon Studios.
Johnson actuará como productora ejecutiva en varias películas bajo TeaTime Pictures, antes conocida como Silhouette Productions. Producirá y protagonizará Forever, Interrupted, en la que interpretará a una joven viuda, Unfit, en la que interpretará a Carrie Buck en un drama judicial de los años 20 basado en la novela Imbeciles: The Supreme Court, American Eugenics, and the Sterilization of Carrie Buck, de Adam Cohen, y Queens of the Stoned Age, basada en el artículo de GQ de Suketu Mehta. Además, protagonizará y producirá la serie limitada Cult Following.