Dakota Mayi Johnson nació el 4 de octubre de 1989 en el Hospital Brackenridge en Austin, Texas, hija de los actores Melanie Griffith y Don Johnson. En el momento de su nacimiento, su padre estaba filmando la película The hot spot en Texas.? Sus abuelos maternos son el ejecutivo de publicidad y exactor infantil Peter Griffith y la actriz Tippi Hedren, y ella es sobrina de la actriz Tracy Griffith y del diseñador de producción Clay A. Griffin. Su expadrastro es el actor Antonio Banderas.? Ella tiene cuatro hermanos paternos, incluido el actor Jesse Johnson, y dos hermanos maternos.
Johnson se crió principalmente en Aspen y Woody Creek, Colorado,? donde trabajó durante los veranos en el mercado local cuando era una adolescente.? A una edad temprana, le diagnosticaron hiperactividad (ADHD), por lo que todavía toma medicamentos,? y cambió de escuela siete veces.? Ella asistió a Escuela comunitaria de Aspen.? Más tarde asistió a la Escuela Santa Catalina en Monterey, California, para su primer año de escuela secundaria antes de trasladarse a la Escuela New Roads en Santa Mónica (California). Ella era una ávida bailarina cuando era niña. Se interesó en el modelaje a los 12 años después de una sesión de fotos con niños de otras celebridades para Teen Vogue.
Johnson ha dicho que estaba interesada en actuar desde niña, después de haber pasado mucho tiempo en los rodajes de películas con sus padres, pero que la desanimaron hasta que terminó la escuela secundaria. En septiembre del año 2007, la prensa informó que Johnson había completado un programa de rehabilitación por 30 días en el Visions Teen Treatment Center de Malibú debido a una tensa situación familiar y supuesto abuso de sustancias. Ella años después aclaró que solo fue por estrés, ya que por entonces sus compañeros de clase en las dos escuelas donde asistió también la acosaban a raíz de lo que salía en prensa. Antes de su graduación aplicó para entrar a la Escuela Juilliard en Nueva York, pero no fue aceptada.
En 1999, hizo su debut cinematográfico en Crazy in Alabama, donde ella y su hermana Stella Banderas interpretaron a las hijas de su madre en la vida real, Melanie Griffith. La película fue dirigida por su entonces padrastro, Antonio Banderas. En 2006 fue elegida como Miss Golden Globe 2006. En marzo de 2012, Johnson fue incluida en la serie de comedia Ben and Kate, haciendo su debut en la televisión.? El show fue cancelado el 25 de enero de 2013 después de una temporada.?
Luego obtuvo un papel para el episodio final de la serie de comedia The office. Johnson rápidamente volvió a su carrera en el cine con un pequeño rol en Need for speed, lanzada en el año 2014. Johnson recibió mayor reconocimiento internacional y éxito cuando interpretó a Anastasia Steele en la película erótica romántica de drama Fifty shades of Grey, que se estrenó en febrero de 2015, ganando el papel ante otras actrices como Lucy Hale, Felicity Jones, Imogen Ploots, Elizabeth Olsen, Danielle Panabaker y Shailene Woodley.
Se entrenó en baile por dos años para su preparación en Suspiria de Luca Guadagnino del año 2018, una cinta de horror sobrenatural y remake del filme por Dario Argento, donde interpreta una bailarina estadounidense que entra en una academia dirigida por un aquelarre de brujas.? David Ehrlich de IndieWire describió su interpretación como “emocionantemente impenitente”.? También ese año, apareció en el thriller neo-noir Bad times at the El Royale, con Jeff Bridges, Jon Hamm y Chris Hemsworth. Allí interpreta una hippie que hace una reservación en un resort que queda en el medio de la frontera California-Nevada, donde los oscuros pasados de sus huéspedes se intersectan durante su estadía.? En diciembre de ese año formó parte del jurado del Festival de cine de Marrakech, presidido por James Gray.
Para el 29 de mayo del año 2020 se estrenó The high note a través de video bajo demanda, una película de comedia y drama situada en la escena musical de Hollywood interpretando a Maggie, una asistente personal aspirante a productora musical, papel para el cual también recibió lecciones para aprender a tocar piano.? En el elenco estuvo junto a Tracee Ellis Ross, Kelvin Harrison Jr., Zoë Chao, Ice Cube y Diplo. La cinta recibió críticas variadas con la actuación de Johnson siendo elogiada.
Johnson mantuvo una relación de 6 años, hasta finales de 2011, con el músico estadounidense Noah Gersh. Se conocieron mientras estaban estudiando en la escuela secundaria y terminaron por vivir juntos.? Hasta 2014 se le vinculó con el actor Jordan Masterson, y estuvo en una relación intermitente hasta el año 2016 con el músico y modelo galés Matthew Hitt, vocalista de la banda Drowners.
Actualmente está en pareja con el cantante británico Chris Martin, desde finales del año 2017.