Nacque a Digione nel 1572 da nobile casato di fervente tradizione cattolica, in un periodo di lotte civili e di contrasti religiosi. Nel 1592 andò sposa al barone di Chantal, Cristoforo II, signore di Bourbilly. Dalla loro unione nacquero sei figli, di cui solo quattro sopravvissero. Caritatevole e buona verso tutti, Giovanna amò specialmente i poveri che accorrevano numerosi alla porta del suo castello. Nel 1601, in un tragico incidente di caccia, morì il marito; Giovanna ne fu profondamente scossa e attraversò un periodo pieno di umiliazioni e di sofferenza.
Ritrovò la sua serenità solo quando conobbe a Digione san Francesco di Sales, che nel 1605 scelse come suo direttore di coscienza. La spiritualità salesiana la trasformò; Francesco le insegnò la via più dolce, umile e semplice per andare a Dio con amore, con gioia interiore ed in ogni circostanza. Alla scuola di san Francesco, Giovanna continuò le sue visite di carità ai poveri e agli ammalati, in particolare a quelli più abbandonati, come i lebbrosi e gli appestati. Ella stessa rimase contagiata, ma ricorrendo alla Madonna prodigiosamente guarì. Mentre in lei maturava il desiderio della vita religiosa, Francesco andava elaborando il progetto della fondazione di una comunità di vita attiva per la visita agli ammalati poveri a domicilio, il futuro Ordine della Visitazione.
L’intesa fu perfetta, e Giovanna nel 1610 abbandonò la propria casa e con due altre compagne formò il primo nucleo della nuova comunità, che si arricchì presto di nuovi membri. Il nuovo Ordine, secondo il progetto dei due fondatori, avrebbe dovuto unire la vita contemplativa a quella attiva, ma l’opposizione del vescovo di Lione li costrinse a cambiare disegno e nel 1618 san Francesco trasformò la Visitazione in un ordine religioso di clausura, sotto la Regola di sant’Agostino.
Dopo la morte di san Francesco nel 1622, Giovanna trovò in Vincenzo de’ Paoli la sua nuova guida illuminata. Lo sviluppo dell’Ordine, sotto la sapiente, dolce ed energica guida di Giovanna di Chantal, fu costante e singolare: alla morte del fondatore (1622) i monasteri erano già tredici e alla morte della fondatrice (1641) ottantasei.