Joanna była nad wyraz utalentowana, znała kilka języków m.in. łacinę, francuski, kastylijski, kataloński czy portugalski. Jej nauczycielami byli wybitni włoscy humaniści Antonio i Alessandro Gerardino, hiszpańska uczona Beatriz Galindo oraz dominikanin Andres de Miranda. Księżniczka studiowała też matematykę, prawo cywilne i kanoniczne, genealogię, filozofię, historię. Miała także od dziecka skłonności do zamykania się w sobie lub do niepohamowanych napadów złości. Przygotowywana do roli królowej na którymś z europejskich dworów, wiedziała też, że nie będzie miała szans na władanie swoją ojczyzną.
Wśród wielu pomysłów mariaży zwyciężył ten z Filipem I, arcyksięciem Austrii i księciem Burgundii, synem króla Niemiec Maksymiliana I Habsburga. I tak w sierpniu 1496 roku Joanna popłynęła do Flandrii, by spotkać narzeczonego. Przekazy mówią o miłości od pierwszego wejrzenia, i to z obu stron. Po kilku godzinach znajomości para wezwała księdza, by natychmiast udzielił im ślubu i by mogli skonsumować swój związek. Oficjalna uroczystość odbyła się 20 października 1496 roku. Filip i Joanna doczekali się szóstki pięknych, zdrowych dzieci, które dożyły wieku małżeńskiego i zasiadły na tronach całej Europy. Filipowi zwanemu Pięknym pierwsze zauroczenie minęło dość szybko. Zaczął zdradzać żonę, która stała się obsesyjnie zazdrosna. Tymczasem starsze rodzeństwo Joanny zmarło, a ona sama okazała się nagle pretendentką do tronu Hiszpanii. Udała się więc wraz z mężem do rodziców. Niestety nie polubili się z Filipem, a niechęć owa była obopólna. Po kilku miesiącach Filip wyjechał, a będąca w ciąży Joanna została mimo swego sprzeciwu, z Ferdynandem i Izabelą. Nasiliły się ataki szału i depresji, które nie przeszły nawet po urodzeniu syna. Lekarze notowali:
Samopoczucie księżniczki pani jest takie, że musi napawać olbrzymim smutkiem nie tylko osobę bardzo kochającą, ale każdego, nawet obcego (…) źle śpi, niewiele je, a niekiedy wcale. (…) Jej choroba bardzo postępuje. Chce tylko do męża, żyje pogrążona w rozpaczy, posępna.
Wtedy po raz pierwszy zamknięto ją w odosobnieniu na zamku Medina del Campo, skąd słała błagalne listy z prośba o uwolnienie i połączenie się z mężem. Izabela Kastylijska pisała do swego ambasadora we Flandrii o stanie córki i wydaje się, że słowa te są szczere i pokazują symptomy prawdziwej choroby Joanny:
Przemawiała do mnie bardzo grubiańsko. Mówiła z taką pogardą i brakiem szacunku, że gdybym nie była świadoma jej stanu umysłowego, w żaden sposób nie zdołałabym tego znieść.
Z kolei medycy donosili Ferdynandowi:
Uważamy, że kontakty z księżniczką są groźne dla życia królowej [Izabeli]. Modlimy się, by ogień trawiący [Joannę] wygasł. Jej życie i stan od dawna źle wpływają na życie i zdrowie naszej królowej i pani.
Wreszcie w maju 1504 roku, być może zrezygnowana Izabela, wypuściła córkę do męża. I znów powróciły obsesyjne napady zazdrości, które doprowadziły do zamknięcia Joanny w jej komnatach. Rok później, Izabela Kastylijska umarła, a Ferdynand i Filip podpisali traktat, w którym wykluczyli Joannę z rządów, jako niezrównoważoną psychicznie. Podstawą do tego był list napisany rzekomo przez królową do posła hiszpańskiego, choć obecnie historycy twierdzą, że autorem był sekretarz Filipa i że zmuszona ona została do podpisania tego dokumentu.
Dotychczas nie pisałam do Was, ponieważ wiecie, Panie, jak niechętnie to czynię. Skoro jednak tam na dole [w Hiszpanii] uważa się mnie za obłąkaną, muszę sama za sobą przemówić. (…) Wiem, że Król tam na dole ułożył pismo, iżby się usprawiedliwić, i że wyraził w niem niejakie skargi na mnie. Ale te sprawy powinny pozostać pomiędzy ojcem a córką, tym bardziej, że jeśli nawet kiedy straciłam panowanie nad sobą i postąpiłam w sposób uwłaczający mojej godności, to wszystkim wiadomo, że przyczyną tego była moja zazdrość.
We wrześniu 1506 r. przebywający w kastylijskim mieście Burgos dwudziestoośmioletni Filip zachorował na tyfus, zmarł pielęgnowany przez żonę będącą w ciąży z ich szóstym dzieckiem. Rozpacz Joanny była tak wielka, że dała początek czarnej legendzie królowej, mówiącej o otwieraniu trumny z zabalsamowanymi zwłokami Filipa, całowaniu go, wożeniu wszędzie ze sobą czy wreszcie scenach zazdrości, gdy w pobliżu zjawiła się jakakolwiek kobieta.
Joanna nad trumną Filipa
Plotki o takim postępowaniu rozeszły się po całej Europie, w związku z czym ojciec Joanny uwięził ją w zamku Tordesillas. Po śmierci Ferdynanda odwiedził ją jej syn Karol, który także nie zdecydował się na wypuszczenie matki, czuwającej nieustannie przy trumnie ukochanego Filipa. Pozostała tam aż do śmierci, która przyszła w 1555 roku.
