Fill de Pere el Cerimoniós i d'Elionor de Sicília, ostentà, essent infant, els títols de duc de Girona i comte de Cervera, que el seu pare li concedí el 1351. Tingué per preceptor Bernat (II) de Cabrera. Jurat com a primogènit (1352), des del 1363 fou lloctinent general dels regnes. El 1370 fou promès a Joana, filla de Felip VI de França, però aquesta morí a Besiers, de camí per a celebrar el matrimoni (1371). Dos anys després es casà amb Mata (Mata d'Armanyac), filla del comte d’Armanyac (que morí el 1378).
Les seves inclinacions francòfiles repercutiren també en l’elecció de la segona muller; el rei Pere proposava la reina Maria de Sicília, però l’infant s’obstinà a rebutjar-la (en part, possiblement, per motius religiosos, puix que era partidari de Climent VII en el Cisma d’Occident, mentre que Sicília era de l’obediència del papa Urbà VI), i finalment es casà, el 1380, amb Violant (Violant de Bar), filla del duc Robert I de Bar i neboda de Carles V de França. La seva francofília i el seu clementisme s’accentuaren amb la presència de la nova muller, així com també el gust pels refinaments cortesans: les robes precioses, les joies, les festes, la música i les caceres. Però s’aprofundiren també les divergències entre l’infant i el seu pare. El 1381 Joan no assistí a la coronació de Sibil·la de Fortià com a reina, i arrossegà en la seva actitud l’infant Martí. Un altre motiu de fricció sorgí en no voler prescindir Joan d’alguns dels seus cortesans, especialment de Constança Pròixida, muller de Francesc de Perellós, i de Bartomeu Llunes, que, juntament amb altres consellers de l’infant i del mateix rei havien estat censurats per la cort de Montsó del 1383, acusats de traïció, corrupció i malversació, i sotmesos a enquesta judicial.
D’altra banda, la rebel·lió del comte d’Empúries (1384-88) agreujà les discòrdies. El primogènit no volgué enfrontar-se amb el seu cunyat per les armes, i el rei confià la capitania de l’exèrcit a Bernat de Fortià, germà de la reina, preterint l’infant. Malgrat tot, quan el comte d’Empúries s’alià amb el d’Armanyac i les tropes d’aquest es disposaven a entrar a Catalunya, l’infant acudí a la frontera i les desbaratà a Durban, en l’única acció de guerra que se li coneix (1385). La protecció dispensada per Joan a Constança Frederic d’Aragó, enemiga de la reina Sibil·la, provocà la ruptura amb el rei, que el destituí del càrrec de lloctinent general i li inicià un procés, bé que la destitució fou declarada il·legal pel justícia d’Aragó Domingo Cerdán.
L’infant no assistí a les festes celebrades a Barcelona el 1386 per commemorar els cinquanta anys de regnat del seu pare, com tampoc l’infant Martí, i quan Joan demanà per veure el seu pare, aquest no l’admeté a la seva presència. La reina Sibil·la, tement la venjança de Joan, abandonà el rei agonitzant pel desembre del 1386 i es refugià a Sant Martí Sarroca, on l’infant Martí la prengué, juntament amb els seus consellers, dos dels quals, Berenguer d’Abella i Bartomeu Llunes, foren executats per ordre de Joan, esdevingut rei, mentre que la reina hagué de renunciar als seus béns, en canvi dels quals li fou assignada una pensió anual.
La primera preocupació de Joan I fou la d’ajustar la política exterior a les seves pròpies conviccions; així, per exemple, abandonà la posició d’indiferència adoptada pel rei Pere en la qüestió del Cisma i donà l’obediència dels seus regnes al papa d’Avinyó Climent VII, després de sentir el parer d’una assemblea de teòlegs i juristes que convocà a Barcelona pel febrer del 1387.
Poc temps després, per assenyalar la ruptura amb la política anglòfila del seu pare, pactà una aliança amb França (1387), seguida pocs anys després per una reconciliació amb els Anjou comtes de Provença, reis titulars de Nàpols. Aquesta aliança, negociada a la cort d’Avinyó des del 1390, romangué segellada amb el prometatge de la infanta Violant, filla de Joan I, amb Lluís II de Nàpols, el 1392. Per assegurar, d’altra banda, la tranquil·litat marítima i la no-intervenció de Gènova en la rebel·lió de Sardenya i per facilitar la projectada expedició del seu germà a Sicília, signà un tractat de pau amb la república lígur el 1390, bé que les relacions catalanogenoveses passaren per moments de gran tensió, especialment vers el 1393.
Pel que fa a la política peninsular, Joan I s’apressà a pactar una aliança amb Joan I de Castella, el 1387. Les relacions amb aquest regne, però, es refredaren una mica després de la mort del rei castellà, el 1390, a causa dels problemes de la regència durant la minoritat d’Enric III i dels temors castellans d’una intervenció catalanoaragonesa a través del marquès de Villena, el qual fou desposseït progressivament de béns, rendes i drets a Castella, des del 1394. Joan I mantingué una bona amistat amb Navarra, país amb el qual signà un tractat de delimitació de fronteres el 1388, mentre que les relacions amb Granada, sense arribar a l’estat de guerra oberta, passaren per moments d’una gran tensió, vers el 1390 i en 1393-94; la pau negociada el 1392 no arribà a ésser confirmada i la guerrilla fronterera fou permanent a la regió d’Oriola en aquesta època. A l’interior, adoptà una política favorable, en general, a l’alta noblesa i a les oligarquies ciutadanes. Resolgué la qüestió de la rebel·lió del comte Joan I d’Empúries, que se sotmeté.
El 1388 tornà a convocar la cort de Montsó, començada pel seu pare el 1383, que exigí la reorganització de la casa reial i l’expulsió d’alguns consellers sospitosos, juntament amb Carrossa de Vilaragut. La cort, que ja no tornà a reunir més, no pogué arribar a terme perquè el 1389 es produí la invasió de les tropes del comte d’Armanyac, que al·legava drets sobre el regne de Mallorca cedits per la infanta Isabel de Mallorca, i el rei hagué d’ocupar-se d’organitzar la defensa. Les companyies corregueren l’Empordà, ocuparen Bàscara i arribaren fins a Girona. L’exèrcit reial, posat sota el comandament de l’infant Martí, trigà a reunir-se; quan finalment es posà en campanya, els invasors, desgastats ja pel temps de lluita i la manca de provisions, es retiraren, perseguits fins a les fronteres per l’exèrcit, acompanyat del mateix rei (1390).
El 1391 l’infant Martí organitzà l’expedició a Sicília. La concentració de tropes a València i a Barcelona creà un ambient propici perquè tingués repercussió l’onada de violència antisemita que, començant a Castella, arribà als regnes catalanoaragonesos pel juliol del 1391 (avalot del Call). Mentrestant, la situació esdevingué crítica a Sardenya, on la revolta dels Arborea, dirigida ara per la jutgessa Elionor i el seu marit Brancaleó Doria, amenaçava la continuïtat del domini català a l’illa. La pau signada el 1388 havia estat ineficaç, i el 1392 el rei decidí d’organitzar una expedició a l’illa. Comptava amb l’ajut ofert per l’infant Martí, que semblava a punt de reeixir en l’empresa iniciada el 1391 a Sicília; però l’expedició s’anà allargant, a causa de dificultats financeres, i finalment el projecte fou abandonat, el 1394. Les naus aplegades foren enviades en socors de l’infant Martí, que havia de fer cara a una gravíssima revolta que havia esclatat a Sicília el 1393, i contribuïren també a mantenir les posicions catalanes a Sardenya. No fou possible, però, de trametre socors a Grècia, on els ducats catalans d’Atenes i de Neopàtria foren perduts aquests anys (1387-90).
Les dificultats financeres de la corona s’aguditzaren en els darrers anys del seu regnat. La gestió econòmica i política dels membres del seu consell fou durament criticada per les ciutats de Barcelona i de València, el 1396, que, a més, en culparen alguns de planejar la invasió de Catalunya per companyies escampades pel sud de França, acusacions que motivaren l’anomenat procés del Consell de Joan I, després de la mort del rei.
El rei morí d’un mal sobtat que li sobrevingué tot caçant. Fou soterrat primerament a Barcelona i després a Poblet. El succeí el seu germà Martí (Martí I de Catalunya-Aragó). El regnat de Joan I, caracteritzat pel desordre administratiu i financer, fou, tanmateix, una època de florida literària, amb figures com Bernat Metge i Francesc Eiximenis.