Doutorada em Biotecnologia (ramo Microbiologia, 2015), Mestre em Ciência e Tecnologia Alimentar (2008) e Licenciada em Microbiologia (2004) pela Universidade Católica Portuguesa. É investigadora em Microbiologia Alimentar e leciona as aulas práticas de Boas Práticas Laboratoriais e Microbiologia Geral I.

Os seus interesses de investigação focam-se especialmente na área de segurança alimentar e estratégias de bio controlo. É autora ou co-autora de mais de 50 publicações indexadas internacionalmente e mais de 70 comunicações em congressos científicos. Esteve envolvida na orientação de 10 teses de mestrado e atualmente na orientação de 3 teses de mestrado e 6 teses de doutoramento. Assegura a logística do laboratório de Microbiologia Alimentar e a supervisão de estudantes de licenciatura em unidades curriculares formais como Projeto e de projetos extracurriculares no clube de investigadores. Paralelamente às atividades de investigação, foi também convidada a integrar o conselho editorial de duas revistas científicas e a ser editora convidada de oito números especiais na área da Microbiologia Alimentar.

Joana Barbosa tem-se dedicado ainda à divulgação da ciência junto da comunidade mais jovem. É a líder do Grupo de Trabalho do CBQF denominado "Society Engagement", cujo principal objetivo é comunicar a ciência à comunidade através da promoção de campanhas de divulgação junto das escolas e da organização de atividades para cativar novos alunos em diferentes níveis de graduação, incluindo jovens investigadores.