Johanna Niederhellmann wächst in einem christlich geprägten Elternhaus im Ruhrgebiet auf. Nach einer Ausbildung zur Lehrerin arbeitet sie ab 1911 in Duisburg. Sie ist an der Gründung der Duisburger Gruppe der Deutschen Friedensgesellschaft beteiligt und im Hilfswerk der Quäker engagiert. 1921 tritt sie der SPD bei und wird Gewerkschaftsmitglied. Die Frauenrechtlerin – seit 1928 ist sie Referentin für Frauenfragen der Duisburger SPD – kritisiert die nationalsozialistische Politik, die Frau als „Gebärmaschine, Magd und Dienerin” zu sehen. Drei Brüder gehören der NSDAP oder einer Unterorganisation an. Ihre Schwester und deren Mann sind in der Sozialistischen Arbeiterpartei (SAP) aktiv.
Im September 1933 verliert Johanna Niederhellmann aufgrund ihres politischen Engagements für die SPD ihre Stellung als Lehrerin. Sie ist gezwungen, zurück zu ihren Eltern nach Duisburg-Ruhrort zu ziehen. Hier entwickelt sie die Idee, mithilfe von Lieferfahrern der Brotfabrik „Germania“ antinationalsozialistische Schriften zu verteilen. Ihr Zimmer wird zum Treffpunkt, sie stellt Kontakte zu den Brotausfahrern her und kann mit anderen einen Widerstandskreis aufbauen. Auf diese Weise werden mehrere Zeitschriften, wie die „Sozialistische Aktion“ vom SPD-Exilvorstand, in Umlauf gebracht.
Nach der Aufdeckung der Gruppe durch die Gestapo wird Johanna Niederhellmann am 6. Juni 1935 festgenommen und während der Verhöre misshandelt. Im Duisburger „Brotfabrik“-Prozess des Oberlandesgerichts Hamm wird sie 1936 zu drei Jahren Zuchthaus verurteilt.
Nach Kriegsende engagiert sich Johanna Niederhellmann politisch erneut in der SPD und setzt sich für den Aufbau einer Einheitsgewerkschaft ein. Gesundheitlich durch die Misshandlungen und Haftumstände stark beeinträchtigt, zieht sie sich 1948 schließlich aus allen Ämtern zurück.
2004 wird ein Platz in Duisburg nach Johanna Niederhellmann benannt.