Joana Maria Dias Nunes nasceu em 1990, em Mirandela. Iniciou os seus estudos musicais em 2002 na Escola Profissional de Arte de Mirandela, sob a orientação da professora Danuta Grossmannová. Em 2008, destacou-se ao conquistar o 1.º Prémio na II Edição do Concurso de Instrumentos de Arco do Alto Minho e foi galardoada com um Prémio de Mérito Escolar pelo Ministério da Educação. Nesse mesmo ano, estreou-se como solista com a Orquestra Sinfónica ESPROARTE.
 
No mesmo ano, ingressou na Escola Superior de Música, Artes e Espetáculo do Porto, na classe do professor Ryszard Wóycicki, onde concluiu a licenciatura com nota máxima. Durante o primeiro ano da licenciatura, venceu o 1.º Prémio no Concurso Helena Sá e Costa. Em 2012, foi distinguida com o 2.º lugar no Prémio Jovens Músicos, Nível Superior.
 
Entre 2014 e 2016, frequentou e concluiu com distinção o Mestrado em Performance na Hochschule für Musik und Theater "Felix Mendelssohn Bartholdy", em Leipzig, sob a orientação da professora e solista de renome Tatjana Masurenko, com o apoio de uma bolsa de estudo atribuída pela Fundação Calouste Gulbenkian.
 
Joana tem-se aperfeiçoado como solista e músico de câmara em masterclasses com músicos de renome como Anabela Chaves, Diemut Poppen, Ryszard Wóycicki, Avri Levitan, Tatjana Masurenko, Bruno Giuranna, Atar Arad, Roger Benedict, Oliver Kipp e Tomasz Tomaszewski. Entre 2010 e 2013, integrou o grupo de solistas da International Mahler Orchestra, atuando em concertos na Alemanha.
 
Em 2009 tornou-se membro reforço da Orquestra Gulbenkian e, no mesmo ano, foi convidada a integrar a International Mahler Orchestra, além de participar na Orquestra de Jovens da União Europeia, onde ocupou o lugar de chefe de naipe nos dois últimos anos até 2014. Entre 2013 e 2015, foi academista na Deutsche Oper Berlin, onde continuou como membro de reforço, com um contrato temporário em 2018. Desde 2017, é membro da European Philharmonic of Switzerland (EPOS) e colabora regularmente, desde 2019, com a Orquestra de la Comunitat Valenciana (Les Arts). Como chefe de naipe tem colaborado com a Orquestra Sinfónica da Casa da Música do Porto, a Orquestra de Câmara de Amã, na Jordânia e Orquestra XXI. 
 
Joana trabalhou com maestros como Sir Simon Rattle, Vladimir Ashkenazy, Donald Runnicles, Charles Dutoit, Dinis Sousa, Lorenzo Viotti e Kent Nagano, com solistas de renome como Itzhak Perlman, Ivry Gitlis, Pinchas Zukerman, Natalia Gutman, Leo Nucci, Elīna Garanča, René Pape, Rolando Villazón e Martha Argerich. Atuou em diversos festivais de música de grande prestígio, destacando-se o BBC Proms, tendo passado por grandes salas Royal Albert Hall, Carnegie Hall, Boston Symphony Hall, Konzerthaus Berlin, Berlin Philharmonie, Het Concertgebouw e a Fundação Calouste Gulbenkian.
 
Paralelamente à sua carreira performativa, Joana lecionou na Escola Superior de Música e Artes do Espetáculo do Porto, na Academia Nacional Superior de Orquestra, em Lisboa, e na Malta Philharmonic Orchestra Academy.
 
Actualmente, Joana é professora de Viola na ESMAE, Faculdade de Artes Performativas da Universidade Técnica do Porto.