Op 27 januari2007 maakt Johaug haar wereldbekerdebuut in Otepää, Estland, de Noorse eindigde bij haar debuut direct op de achtste plaats. Na slechts drie wereldbekerwedstrijden werd ze geselecteerd voor de wereldkampioenschappen langlaufen 2007 in Sapporo, op dit toernooi sleepte Johaug de bronzen medaille in de wacht op de 30 kilometer klassiek. Korte tijd later eindigde de Noorse in Falun voor de eerste maal op het podium tijdens een wereldbekerwedstrijd. In het seizoen 2007/2008 eindigde ze eenmaal op het podium en eindigde ze als achttiende in het wereldbekerklassement. Het daaropvolgende seizoen, 2008/2009, boekte Johaug tijdens de Tour de Ski haar eerste wereldbekerzege. Op de wereldkampioenschappen langlaufen 2009 in Liberec eindigde de Noorse als vierde op de 30 kilometer vrije stijl, als zesde op de 15 kilometer achtervolging en als tiende op de 10 kilometer klassiek. Samen met Marit Bjørgen, Kristin Størmer Steira en Marthe Kristoffersen eindigde ze als vierde op de 4x5 kilometer estafette. Johaug sloot het seizoen af met een tweede plaats tijdens de wereldbekerfinale en een achtste plaats in het algemene wereldbekerklassement. Tijdens de Olympische Winterspelen van 2010 in Vancouver eindigde de Noorse als zesde op de 15 kilometer achtervolging, op de estafette sleepte ze samen met Vibeke Skofterud, Kristin Størmer Steira en Marit Bjørgen de gouden medaille in de wacht.
In Oslo nam Johaug deel aan de wereldkampioenschappen langlaufen 2011. Op dit toernooi werd ze wereldkampioene op de 30 kilometer vrije stijl, daarnaast veroverde ze de bronzen medaille op de 15 kilometer achtervolging en eindigde ze als vierde op de 10 kilometer klassieke stijl. Samen met Vibeke Skofterud, Kristin Størmer Steira en Marit Bjørgen behaalde ze de wereldtitel op de estafette. Op de wereldkampioenschappen langlaufen 2013 in Val di Fiemme veroverde de Noorse de gouden medaille op de 10 kilometer vrije stijl, de zilveren medaille op de 15 kilometer achtervolging en de bronzen medaille op de 30 kilometer klassieke stijl. Op de estafette prolongeerde ze samen met Heidi Weng, Kristin Størmer Steira en Marit Bjørgen de wereldtitel. Mede dankzij twee etappezeges won ze de Tour de Ski 2013/2014. Tijdens de Olympische Winterspelen van 2014 in Sotsji sleepte Johaug de zilveren medaille in de wacht op de 30 kilometer vrije stijl en de bronzen medaille op 10 kilometer klassieke stijl, op de 15 kilometer skiatlon eindigde ze op de vierde plaats. Samen met Heidi Weng, Astrid Jacobsen en Marit Bjørgen eindigde ze als vijfde op de estafette. In het seizoen 2013/2014 won de Noorse zowel de algemene wereldbeker als de afstandswereldbeker.
In Falun nam ze deel aan de wereldkampioenschappen langlaufen 2015. Op dit toernooi werd ze wereldkampioene op zowel de 15 kilometer skiatlon als de 30 kilometer klassieke stijl, op de 10 kilometer vrije stijl eindigde ze op de 26e plaats. Op de estafette prolongeerde ze samen met Marit Bjørgen, Heidi Weng en Astrid Jacobsen de wereldtitel. In het seizoen 2015/2016 won Johaug zowel de algemene wereldbeker als de afstandswereldbeker, daarnaast greep ze de eindzege de Tour de Ski 2015/2016 en Ski Tour Canada 2016.
Doping
Op 13 oktober 2016 werd bekend dat Johaug was betrapt op gebruik van het middel clostebol dat op de dopinglijst van de WADA staat. In een persconferentie zei Johaug dat zij het middel dacht binnengekregen te hebben door het gebruik van een lippencreme. De ploegarts van de Noorse langlaufploeg gaf op dezelfde persconferentie te kennen dat hij zich met onmiddellijke ingang terugtrok[1] In buurland Zweden werd er op gewezen dat het betreffende middel wordt verkocht met een duidelijke waarschuwing.[2] Johaug was een paar dagen eerder al in opspraak geraakt omdat zij een astmamedicijn gebruikte, terwijl ze geen astma heeft.[3] Ze werd voor 13 maanden geschorst door de Noorse anti-doping autoriteit. Die schorsing zou aflopen voor het begin van de Olympische Spelen van 2018. De FIS vond die straf te licht en legde de zaak voor aan het CAS. Dat leidde er toe dat de schorsing werd verlengd tot 18 maanden waardoor Johaug de Spelen in Pyeongchang moest missen.
Rentree
De eerste wereldbekerwedstrijd na haar schorsing, op 25 november 2018 in Kuusamo, wist Johaug direct te winnen. Op de wereldkampioenschappen langlaufen 2019 in Seefeld werd ze wereldkampioene op de 10 kilometer klassieke stijl, de 15 kilometer skiatlon en de 30 kilometer vrije stijl. Samen met Heidi Weng, Ingvild Flugstad Østberg en Astrid Jacobsen behaalde ze de zilveren medaille op de estafette. In het seizoen 2019/2020 won de Noorse voor de derde maal in haar carrière zowel het algemeen wereldbekerklassement als de Tour de Ski. In Oberstdorf nam Johaug deel aan de wereldkampioenschappen langlaufen 2021. Op dit toernooi werd ze wereldkampioene op de 10 kilometer vrije stijl, de 15 kilometer skiatlon en de 30 kilometer klassieke stijl. Op de estafette veroverde ze samen met Tiril Udnes Weng, Heidi Weng en Helene Marie Fossesholm de wereldtitel.
.jpg)
.svg){kind=small}
.svg){kind=small}
