Joan Mitchell s’inscrit à la Francis W. Parker School de Chicago. En 1939, son professeur d’art, Malcom Hackett, lui fait découvrir Oskar Kokoschka, dont elle admire l’oeuvre.
En 1950, à New York, Joan Mitchell commence une série de peintures abstraites et rencontre alors les artistes de la New York School, qui se réunissent au Cedar Bar – Jackson Pollock, Willem de Kooning et Franz Kline. Elle se lie d’amitié en particulier avec ces deux derniers. Mitchell se fait accepter au sein de l’ "Artist’s Club" fondé en 1949 par de Kooning et Kline. Joan Mitchell fréquente également le Studio 17 de William Hayter pour apprendre les techniques de la gravure, où elle rencontre Paul Brach, Michael Goldberg et Miriam Shapiro. La première exposition personnelle de Joan Mitchell a lieu à la St. Paul Gallery and School of Art (Minnesota).