Nacida en Australia, Sidney, el 17 de noviembre de 1926, esta artista estudió con John y Aida Dickens en Sidney hasta 1950. En 1950 gana el Mobil Quest y sigue su formación en Londres con Clive Carey. Su carrera cambió drásticamente cuando conoció al pianista Richard Bonynge, con quien se casó el 16 de octubre de 1954. Él estaba convencido de que Joan tenía una voz adecuada para ser soprano de bel canto y le ayudó a desarrollar esta capacidad.

Su debut operático tuvo lugar en el Covent Garden en 1952 como Primera Dama en La Flauta Mágica. Esta presentación fue seguida por una interpretación de Clotilde en Norma de Bellini con María Callas en el rol titular. En los años posteriores cantó roles secundarios en La Walkiria y en Elektra, así como en 1955 participó en el estreno mundial de Midsummer Marriage de Tippet y en el estreno inglés de El Diálogo de las Carmelitas de Poulenc. Pronto el Covent Garden se dio cuenta de su potencial como soprano bel cantista y le encomendó roles en Emilia de Liverpool de Donizetti y Alcina de Haendel.

El 17 de febrero de 1959 Joan Sutherland saltó a la fama tras realizar su primera versión de Lucia di Lammermoor. Según su carrera iba en ascenso, Joan debutaba en obras que luego serían lo más famoso de su repertorio: Elvira en Los Puritanos (24 de mayo de 1960) y Norma (17 de octubre de 1963). En la última compartió escena con la igualmente legendaria mezzosoprano Marilyn Horne.

Rápidamente fue considerada la principal soprano dramática de coloratura de la época y debutó exitosamente en Italia, Francia, Estados Unidos y Austria abordando el repertorio Rossini-Bellini-Donizetti. Tras su debut italiano en La Fenice en 1960 fue conocida como La Stupenda. En los años posteriores apareció en La Hija del Regimiento (2 de junio de 1966), Rosalinda en El Murciélago (8 de septiembre de 1973) y Anna Glavari en La Viuda Alegre (22 de abril de 1976).

También logra fama por sus roles en obras de Haendel y el constante rescate de óperas olvidadas, las que también lleva al disco junto a su marido el director Richard Bonynge. Obras que renacen en sus versiones son Beatrice di Tenda, Rodelinda, Esclarmonde, Le Roi de Lahore e I Masnadieri. Otro hito en su carrera fue la interpretación de los cuatro roles de soprano en una versión de Los Cuentos de Hoffmann realizada en el Sidney Opera House.

En 1979 fue nombrada Dame y en 1990 se retiró de la ópera después de casi cuatro décadas de carrera. Su última actuación en una ópera completa fue durante una versión de Los Hugonotes montada en la Opera de Sidney en octubre de ese año. Su despedida final fue en la Escena de la Fiesta del acto segundo de El Murciélago en la gala de Año Nuevo 1990-91 en el Covent Garden. El 6 de mayo de 1998 fue declarado el Día de Dame Joan Sutherland en la ciudad de Nueva York por el alcalde Rudolph Giuliani.

Sutherland falleció a los 83 de años de edad. Su familia dijo que la soprano, quien fue descrita en una ocasión por su colega Luciano Pavarotti como 'la voz más grande del siglo', murió pacíficamente a primeras horas de la mañana del domingo 10 de octubre de 2010, tras sufrir de una larga enfermedad.
 
El deceso de la cantante ocurrió en Suiza, donde se retiró para vivir cerca de Montreux.