Nasceu Joana a 6 de fevereiro de 1452, filha primogênita de Dom Afonso V, e, portanto, herdeira do reino. Mas desde cedo o espírito da jovem princesa estava mais disposta para o serviço de Deus do que para as grandezas da terra. Aos 12 anos já se recolhia ao seu oratório meditando as vidas e martírios dos santos. Quando, aos 15 anos, perdendo a mãe, seu pai lhe confiou o governo da casa real, começou por penitência a usar cilício e túnicas grossas e ásperas, por baixo das vestes finas. Assim assistia às festas da Corte, cobrindo os instrumentos de penitência com pedrarias e panos dourados. Grande parte das noites passava no oratório, ou de joelhos orando, ou deitada no chão, tendo por simples conforto uma almofada em que apoiava a cabeça; e muitas vezes recorria a cruéis disciplinas, para maior perfeito holocausto à justiça divina.

Jejuava a pão e água muitos dias, particularmente todas as sextas-feiras; e para que fosse completa a abstinência observava-a também nas palavras, procurando no silêncio aplicar melhor o espírito à meditação das coisas de Deus. Conforme o costume do tempo, os príncipes tinham uma divisa; a sua foi uma coroa de espinhos. Para os pobres tinha grande caridade, acudindo também com grandes esmolas às cadeias, hospitais e casas religiosas. Na semana santa mandava que lhe trouxessem doze mulheres pobres, sendo a maior parte estrangeiras e das mais desamparadas, e, depois de em grande segredo lhes lavar os pés e os beijar, na quinta-feira santa, as despedia vestidas com roupas novas e com esmola em dinheiro.

Era dotada de singular formosura, pelo que foi pretendida por muitos príncipes; Luís XI de França mandou a Lisboa seus embaixadores a pedi-la em casamento para o delfim; mas a este e a outros se esquivou Joana, porque todo o seu desejo era abraçar a vida religiosa. Em 1471, obteve licença do pai e recolheu-se ao mosteiro Odivelas, onde era abadessa sua tia, D. Filipa. O fato causou grande estranheza e descontentamento. Fizeram muita pressão sobre ela para que desistisse. Deus lhe revelou que essas importunações acabariam quando o pretendente morresse.