Joan xứ Valois sinh ra ở Nogent-le-Roi, Bá quốc Dreux, tại Lâu đài của Pierre de Brézé, một cận thần trung thành của ông nội bà, Quốc vương Charles VII của Pháp. Là người con gái út của Quốc vương Louis XI của Pháp và Charlotte xứ Savoie, Joan là em gái của Anne của Pháp, đồng thời là chị gái của Dauphin Charles, tức Vua Charles VIII tương lai.

Vào thời điểm kết hôn, Quốc vương Louis XI đã 28 tuổi và có một đời vợ (Margaret của Scotland), trong khi Charlotte chỉ 10 tuổi. Đạo Công giáo quy định nữ giới 12 tuổi trở lên mới có thể kết hôn, nên Charlotte duy trì ở Chambéry. Sau khi kết hôn, Charlotte sinh ra nhiều đợt sinh non, chỉ có 2 người có thể sống khi trưởng thành là Anne rồi Joan nhưng cả hai đều là con gái. Đạo luật Salic mà nước Pháp tuân theo không chấp nhận quyền thừa kế của nữ giới, nên đã khiến Louis XI cực kỳ bất mãn và dấy lên nguy cơ không có người thừa kế, việc này chỉ kết thúc vào năm 1470, khi Charlotte thành công sinh ra Charles VIII. Khi sinh ra, Joan được miêu tả rất ốm yếu, sách "Women Saints – Lives of Faith and Courage" của Kathleen Jones mô tả Joan có vết bướu sau lưng, đi lại khó khăn, được cho là một dạng chứng vẹo cột sống[2].

Vua Louis dựng triều đình tại Lâu đài Amboise, và vì ông thường xuyên chinh chiến nên cho phép mẹ vợ là Anne xứ Cyprus cùng em vợ là Bona xứ Savoy trú tại Amboise. Sự giáo dục của Joan và chị mình đều ở tại Amboise, vậy quanh bởi bà ngoại và dì của mình đến khi Joan được 5 tuổi, cả hai sau đó được Vua Louis giao cho vợ chồng Nam tước François de Linières và Anne de Culan - một cặp vợ chồng hiếm muộn. Do đó, hai vợ chồng cực kỳ chăm sóc hai vị công chúa, đặc biệt nhất là Joan. Bà được học chủ yếu là thơ và toán học, vẽ tranh, may vá cùng chơi đàn lute. Hai vợ chồng là người Công giáo ngoan đạo, và điều này ảnh hưởng lên Joan từ khi còn nhỏ. Đến tuổi, Vua Louis hỏi bà chỉ định ai làm Thầy tu xưng tội cho mình, và Joan chỉ nói tên duy nhất một người mà bà biết, Jean de La Fontaine, Giám hộ của dòng Anh Em Giảng Thuyết tại Amboise. Dù khoảng cách khó khăn, La Fontaine vẫn thuyền đến gặp Joan để hoàn thành nghĩa vụ xưng tội của mình, và từ đấy Joan ngày càng chú tâm vào cầu nguyện khi có thể dành cả ngày cả tháng trong hầm nguyện của lâu đài.

Năm 1471, Vua Louis XI từng kêu gọi toàn quốc cầu Kinh Kính Mừng để cầu xin bình an. Sự ngoan đạo của Joan được thể hiện khi bà rất tích cực tham gia hoạt động này, và bà thuật lại rằng đã nhận được lời báo của Thánh mẫu Maria rằng trong tương lai bà sẽ thành nữ tu phục vụ Thánh mẫu[3].