Joana Carneiro é a directora principal da Orquestra Sinfónica Portuguesa no Teatro São Carlos de Lisboa e directora artística do Estágio Gulbenkian para Orquestra desde 2013. De 2009 a 2018 foi directora musical da Sinfónica de Berkeley, sucedendo a Kent Nagano como a terceira directora musical nos 40 anos de historia da orquestra. De 2006 a 2018 foi directora invitada da Orquestra Gulbenkian.
En 2002 foi finalista do prestixioso concurso de directores Maazel-Vilar no Carnegie Hall de Nova York. En 2003-2004 traballou cos mestres Kurt Masur e Christoph von Dohnanyi e dirixiu a Filharmónica de Londres como un dos tres directores elixidos para a Academia Internacional de Directores da Fundación Cultural Allianz de Londres. De 2002 a 2005 foi Directora Asistente da Orquestra de Cámara de Los Ángeles e Directora Musical da Orquestra da Fundación Novas Músicos de Los Ángeles. De 2005 a 2008 foi membro da liga de Orquestras Americanas na Filharmónica de Los Ángeles, onde traballou con Esa-Pekka Salonen e dirixiu varias actuacións no Walt Disney Concert Hall e no Hollywood Bowl.