Johanna Döbereiner nasceu em Aussig, Checoslováquia, numa região cujo idioma era o alemão. Seu pai, que era físico-químico, mudou-se com a família para a capital quando Johanna ainda era pequena, e foi professor de Química na Universidade de Praga. Era também proprietário de uma pequena fábrica de produtos químicos de uso na agricultura.

Terminada a Segunda Guerra Mundial, a população alemã foi intensamente perseguida na Checoslováquia – os que sobreviveram foram expulsos do país. Foi o que aconteceu com Johanna, que seguiu com os avós para a Alemanha Oriental, onde trabalhou para o sustento dos três, numa fazenda, ordenhando vacas e espalhando esterco para adubar o solo. Com a morte dos avós, já idosos, conseguiu encontrar, na Bavária, pai, irmão, tia e primas. Sua mãe falecera em Praga, num campo de concentração instalado depois da guerra. Johanna foi, então, para a região de Munique. Trabalhou inicialmente numa pequena propriedade rural e, depois, numa fazenda maior, que produzia variedades melhoradas de trigo. Em 1947 iniciou o curso de Agronomia na Universidade de Munique, onde conheceu o estudante de Medicina Veterinária, Jürgen, com quem se casou em 1950. Nesse mesmo ano, seguindo os passos do pai, emigrou para o Brasil, com uma recomendação para o Serviço Nacional de Pesquisa Agropecuária, onde começou a trabalhar em Microbiologia do Solo.

Ao chegar ao Brasil, em 1951, Johanna começou a trabalhar no Laboratório de Microbiologia de Solos do antigo Departamento Nacional de Pesquisa e Experimentação Agropecuária (DNPEA), do Ministério da Agricultura. Em 1957 era pesquisadora assistente do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e, em 1968, pesquisadora conferencista. Entre 1963 e 1969, quando poucos cientistas acreditavam que a fixação biológica de nitrogênio (FBN) poderia competir com fertilizantes minerais, Johanna Döbereiner iniciou um programa de pesquisas sobre os aspectos limitantes da FBN em leguminosas tropicais. O programa brasileiro de melhoramento da soja, iniciado em 1964, foi influenciado – como tantas outras pesquisas nas regiões tropicais – pelos trabalhos de Johanna Döbereiner, tendo representado, na época, uma quebra de paradigma.

O trabalho da Dra. Döbereiner permitiu o desenvolvimento de parcerias nacionais e internacionais com a Alemanha, os Estados Unidos e a Bélgica, assim como com outros países do Terceiro Mundo no qual a Embrapa Agrobiologia é considerada centro de excelência. Autora de mais de 500 títulos, Dra. Johanna Döbereiner foi professora e orientadora de vários cientistas, na UFRRJ, no Curso de Pós-graduação em Agronomia – Ciência do Solo, hoje PPGA-CS, que têm posição de destaque na Ciência do Solo e na administração da pesquisa no Brasil, salientando-se Avílio Antônio Franco, Fabio Pedrosa, Helvécio De-Polli, José Ivo Baldani, José Roberto Peres, Maria Cristina Prata Neves, Fatima Maria de Souza Moreira, Mariângela Hungria e Pedro Arraes, dentre outros. Em 1995, quando completou 71 anos, a comunidade científica organizou em Angra dos Reis, Rio de Janeiro, um simpósio internacional Sustainable Agriculture for the tropics: The role of Biological Nitrogen Fixation, do qual participaram 150 cientistas de 30 países. Os anais do encontro foram publicados em número especial da revista Soil Biology & Biochemistry, honraria que poucos expoentes da ciência no mundo obtiveram. Johanna Döbereiner teve assento na Academia de Ciência do Vaticano e foi dos poucos brasileiros a ter o nome presente na lista de indicações do Prêmio Nobel. Em 1996 recebeu o Prêmio por Excelência, Destaque Individual da Embrapa. Johanna Döbereiner naturalizou-se brasileira em 1956. Morreu aos 75 anos, no dia 5 de outubro de 2000, em Seropédica, interior do estado do Rio de Janeiro.