De 1965 à 1983, Joséphine Derenne fait partie de la troupe du Théâtre du Soleil. Dans le film d'
Ariane Mnouchkine, Molière, face à Philippe Caubère qui tient le rôle titre, elle interprète celui de Madeleine Béjart.
Après avoir quitté la compagnie du Théâtre du Soleil, elle a, entre autres, joué au théâtre sous la direction de Peter Brook,
Daniel Mesguich ou encore Gilles Gleizes, et au cinéma dans des films de
Claude Lelouch,
Jacques Doillon ou bien
Nicole Garcia.
De 1990 à 1993, elle a enseigné au cours Florent, à Paris. Et, au théâtre, on lui doit également quelques mises en scène.