Od 2006 związana zawodowo z macierzystą uczelnią, na której doszła do stanowiska profesora. Do 2017 pracowała na Wydziale Nauk Ekonomicznych, następnie zatrudniona w Katedrze Metod Ilościowych na Wydziale Zarządzania. Objęła stanowiska kierownika tej katedry oraz dyrektora grupy badawczej GRAPE (Group for Research in APplied Economics). W ramach stypendium Programu Fulbrighta w latach 2009–2010 przebywała na Uniwersytecie Columbia. W latach 2007–2017 pracowała równocześnie jako doradczyni w Instytucie Ekonomicznym Narodowego Banku Polskiego. Była również konsultantką Banku Światowego i wykładowczynią na Uniwersytecie w Trewirze. Stanęła na czele Fundacji Adeptów i Miłośników Ekonomii (FAME).
W 2022 grupa senatorów (z Koalicji Obywatelskiej, PPS, PSL i Polski 2050 oraz niezależnych) zgłosiła jej kandydaturę do Rady Polityki Pieniężnej. We wrześniu 2022 Joanna Tyrowicz została wybrana do tego gremium na sześcioletnią kadencję.