Il est né dans une famille aisée à Dallas au Texas. Il était le premier enfant d'une fratrie de cinq enfants. Son père, John, était ingénieur civil et sa mère, Marilyn, femme au foyer.
Johnson est diplômé de la prestigieuse Duncanville High School en 1985. Il a ensuite étudié à l'Université d'État du Texas où il a été membre de l'équipe d'athlétisme des Longhorns et a remporté les titres NCAA des 400 mètres et du relais 4 × 400 mètres en 1987.
Johnson a commencé sa carrière internationale lorsqu'il a remporté une médaille d'or aux Jeux panaméricains de 1987 à Indianapolis dans le 400 mètres haies. L'année suivante, il a gagné son premier titre mondial aux Championnats du monde de Rome en 1987 sur 400 mètres haies et a également remporté l'argent du relais 4 × 400 mètres.
En 1992, il a gagné la médaille d'or aux Jeux olympiques de Barcelone dans le 400 mètres et a établi un nouveau record du monde en finale en 43,49 secondes. Il a également remporté l'argent du relais 4 × 400 mètres avec son coéquipier Quincy Watts.
En 1996, il a gagné sa deuxième médaille d'or olympique aux Jeux olympiques d'Atlanta en remportant le 200 mètres en 19,32 secondes et le 400 mètres en 43,79 secondes. Il a également battu son propre record du monde sur 200 mètres en demi-finale avec un temps de 19,31 secondes.
En 1997, il a établi le nouveau record du monde du 400 mètres haies à Zurich en Suisse en 46,78 secondes et a également battu le record du monde du relais 4 × 400 mètres aux Championnats du monde de Séville en Espagne.
Johnson a été l'un des plus grands sprinteurs de l'histoire de l'athlétisme et il est considéré comme un des meilleurs athlètes américains de tous les temps. Il a été intronisé au Temple de la renommée de l'athlétisme en 1997 et a reçu la médaille d'or du Congrès américain pour ses services exceptionnels à l'athlétisme.
Depuis sa carrière sportive, Johnson est devenu consultant pour la chaîne NBC et a également donné des leçons dans diverses écoles de sports.