Po ukončení studia nastoupila na stáž v oboru interní a kardiovaskulární medicíny v nemocnici Brigham and Women’s Hospital, kde se rozhodla specializovat na kardiologii. V roce 1990 se stala vůbec první Afroameričankou, která v nemocnici zastávala pozici hlavní lékařské rezidentky.
Johnsonová pracovala v nemocnici na oddělení srdečních transplantací a zastávala funkci ředitelky oddělení řízení kvality. Jako primářka oddělení ženského zdraví se zaměřila na přístup žen ke kardiologické péči a na kvalitu této péče. Johnsonová se také ve velké míře věnovala vzdělávání a posilování postavení afroamerických žen, u nichž je pravděpodobnost úmrtí na kardiovaskulární onemocnění o 50 % vyšší než u bělošek.
Johnsonová se významně zasazovala o to, aby se muži a ženy lišili na buněčné úrovni. Kvůli buněčným rozdílům se řada onemocnění projevuje u mužů a žen odlišně. To má důležité důsledky pro výzkum, léčbu a péči o pacienty. Johnson byl hlavním autorem knihy „Sex-Specific Medical Research: Proč zdraví žen nemůže čekat“ (2014) z Centra Mary Horrigan Connorsové pro ženské zdraví & Gender Biology v Brigham and Women’s Hospital.
„… muži a ženy prožívají nemoci odlišně a tato zpráva se blíže zabývá čtyřmi nemocemi, u kterých to platí obzvláště: kardiovaskulárními chorobami, rakovinou plic, depresí a Alzheimerovou chorobou. Poslední dvě desetiletí ukázala nejen to, že rozdíly mezi pohlavími existují, ale přinesla i vědecký pokrok, který zvyšuje naši schopnost zjistit, proč k nim dochází a jak bychom mohli přizpůsobit strategie prevence, detekce a léčby ve prospěch žen i mužů. Proto ignorování těchto rozdílů zpochybňuje kvalitu a integritu vědy a medicíny.“
Tradičně se ve výzkumných studiích a klinických testech léků a dalších léčebných postupů testují muži, nikoli ženy. Nedostatek testování na ženách v kombinaci s rozdíly mezi pohlavími způsobil, že při uvádění léků na trh jsou ženy mnohem častěji negativně ovlivněny vedlejšími účinky a rozdíly v reakci na dávkování. Zákon o revitalizaci Národních institutů zdraví z roku 1993 požadoval, aby ženy a menšiny byly zastoupeny ve všech výzkumech financovaných NIH. Výsledný dvacetiletý výzkum podpořil myšlenku, že u některých nemocí dochází k významným rozdílům mezi pohlavími.
Johnson dále tvrdí, že muži a ženy by měli být testováni v oddělených výzkumných studiích. Kombinování údajů od mužů a žen, jako by se jednalo o jednu populaci, může přinést výsledky, které se nevztahují ani na jedno z pohlaví. Výsledkem výzkumu je například doporučení, aby ženy užívaly dávky prášku na spaní Ambien, které jsou o polovinu nižší než dávky doporučené pro muže. V důsledku práce Johnsona a dalších vydal Národní institut zdraví (NIH) v roce 2014 nové předpisy, které vyžadují, aby se předklinický výzkum zabýval otázkami začlenění pohlaví a genderu, aby „zajistil, že zdraví Spojených států slouží podpora vědy, která splňuje nejvyšší standardy přísnosti“.
.