Joanne Rowling blev født i byen Yate i det engelske county Gloucestershire den 31. juli 1965 som datter af ingeniør Peter James Rowling og hans hustru Anne. Da Joanne var knap to år, kom hendes lillesøster Dianna til verden. De to søstre havde allerede som børn et tæt forhold, og Joanne skrev bl.a. opdigtede fortællinger, som hun yndede at læse højt for sin søster.
Rowling har i flere interview givet udtryk for, at hun husker sin tid som teenager som en svær tid, hvor hendes mor var syg, og hun havde et problemfyldt forhold til sin far – et anstrengt forhold som fortsatte ind i voksenårene. I 1982 forsøgte Rowling uden held at komme ind på Oxford University. Hun startede i stedet på University of Exter, hvorfra hun i 1986 tog sin bacheloreksamen i fransk og klassisk litteratur efter et års studier i Paris. Hun flyttede herefter til London, hvor hun fik job hos Amnesty International, og siden til Manchester.
I 1990 døde Joanne Rowlings mor kun 45 år gammel af sygdommen multiple sklerose. Rowling var allerede på det tidspunkt så småt begyndt at skrive på historien om Harry Potter og har i flere interviews udtalt, at hendes mors dødsfald i høj grad påvirkede fortællingen og bl.a. medførte en udbygning af skildringen af Harry Potters tab i seriens første bog.
Mens Joanne Rowling i en periode boede i Portugal, mødte hun den portugisiske journalist Jorge Arantes. De blev gift i oktober 1992, og i sommeren 1993 blev datteren Jessica Isabel født. Allerede i efteråret 1993 gik forholdet i stykker, Rowling flyttede til Skotland og ansøgte i 1994 om skilsmisse. I den følgende periode klarede Rowling sig lige akkurat igennem økonomisk på offentlig forsørgelse, mens hun skrev sine fortællinger på de lokale cafeer, når hendes datter var faldet i søvn i barnevognen.
I 1995 lå manuskriptet til den første Harry Potter-bog færdig. K’et i Rowlings skribentnavn står for Kathleen, som var Joanne Rowlings farmors navn. Forlaget Bloomsbury mente, at et åbenlyst kvindeligt navn kunne få målgruppen af unge drenge til ikke at ville købe bogen om Harry Potter, og Rowling tog derfor et ekstra fornavn, så der kunne være to initialer i hendes forfatternavn. Der skulle gå over et år – og en række afslag fra diverse forlag – før Bloomsbury sagde ja til at udgive bogen om troldmandslærlingen i et lille oplag. Under et halvt år herefter vandt Rowling sin første af en række litteraturpriser, og i 1998 blev bogen også udgivet i USA.
Fantasy-serien strækker sig over syv bind, har vundet enorm international anerkendelse og dannet baggrund for populære filmatiseringer. Som en af de få er Rowling blevet milliardær af sit forfatterskab og anses i dag for at være den rigeste kvinde i Storbritannien, rigere end selv den engelske dronning.
Joanne Rowling giftede sig i 2001 med lægen Neil Michael Murray, og deres to børn David Gordon og Machenzie Jean blev født i henholdsvis 2003 og 2005.
I september 2012 udgav hun sin første bog til voksne med titlen ”The Casual Vacancy”. Mindre end to måneder senere kunne bogkøberne herhjemme finde romanen på dansk. Romanen var blevet oversat i ekspresfart med titlen ”Den tomme plads”. Året efter skabte det en del omtale, da det hurtigt blev afsløret, at det var J.K. Rowling, der gemte sig bag forfatternavnet Robert Galbraith og kriminalromanen ”The Cuckoo’s Calling” (”Gøgens kalden”). Rowling har selv udtalt, at hun gerne havde set hemmeligheden bevaret lidt længere, men kritikerne var hurtigt på sporet af forfatteren bag den bog, mange ikke mente kunne være en debutroman.