O'Brien zatem uczęszczała do Sweet Briar College przez dwa lata między 1935 a 1937, a następnie pomyślnie złożyła wniosek do UVA o przyjęcie.
W swoim czasie w UVA była sekretarzem lokalnego oddziału American Institute of Electrical Engineering i członkinią uniwersyteckiego stowarzyszenia inżynierów. Była także prezeską jej stowarzyszenia Chi Omega i przewodniczącą stowarzyszenia Woman's Student. W 1939 roku została pierwszą kobietą, która ukończyła UVA z tytułem licencjata w dziedzinie elektrotechniki. Otrzymała Algernon Sydney Sullivan Award, którą uniwersytet przyznaje co roku dwóm absolwentom szkół wyższych "za doskonałość charakteru i służbę ludzkości".
NACA Langley Memorial Aeronautical Laboratory (później Langley Research Center) zatrudniło Joyner we wrześniu 1939 roku, czyniąc ją tamtejszą pierwszą inżynierką. Organizacja rozwijała swoje badania i rozwój w dziedzinie aeronautyki jeszcze przed II wojną światową. Jej kariera rozwinęła się, kiedy przeniosła swoją uwagę z inżynierii lądowej na elektryczną. Do jej obowiązków należało zarządzanie systemami elektrycznymi w kilku tunelach aerodynamicznych, w tym naddźwiękowych tunelach aerodynamicznych.