Nació en 1918 en Virginia, Estados Unidos. Era una mujer afroamericana, que vivió en un contexto histórico en el que las mujeres no podían votar, y la discriminación racial era legal y estaba en un gran auge.
Desde pequeña destacó en la educación. A los cuatro años ya sabía deletrear y multiplicar, a los 10 estaba en el instituto y a los 18 se graduó en Matemáticas por la West Virginia State College.
Su vida, al ser mujer y afroamericana estuvo llena de barreras en su camino, que fue complicado.
En el año 1953, comenzó a trabajar en el que sería el predecesor de la NASA, el Comité Asesor Nacional para la Aeronáutica. Ostentaba un trabajo como "computadora", junto a otras mujeres afroamericanas, sin las que muchas misiones no se hubiesen podido desarrollar. Esto consistía en hacer cálculos aeroespaciales increíblemente complejos, a mano, puesto que los ordenadores de la época no estaban suficientemente avanzados como para poder hacerlos.
En los próximos años desempeñó diferentes trabajos dentro de la NASA, siendo determinante en la carrera espacial.
Falleció en 2020, a los 102 años de edad.
Calculó la trayectoria de la cápsula Freedom 7, que fue la primera nave estadounidense que transportó un humano y voló hasta el límite del espacio.
Johnson contribuyó a todos los programas de vuelo espacial tripulado que se había llevado a cabo hasta 1986, desde el Proyecto Mercury, hasta al transbordador espacial.
Le otorgaron la Medalla de Oro del Congreso de los Estados Unidos