Em 1976, Johanna foi a homenageada do Prêmio Frederico de Menezes Veiga (primeira foto à esquerda), uma das mais tradicionais e prestigiadas premiações do cenário nacional, oferecida pela Embrapa. O Prêmio foi instituído em 1975, quando foi entregue para o pesquisador Ursulino Veloso, criador de variedades de algodão para o Nordeste, e é essencialmente dedicado á pesquisa agropecuária. Johanna foi a segunda a recebê-lo, e depois dela já foram premiados aproximadamente 50 pesquisadores de destaque da Embrapa e outros quase 50 de instituições parceiras.

Em 1977, Johanna torna-se membro titular da Academia Brasileira de Ciências (segunda foto à esquerda). Mais tarde, em 1995, chegou a ser vice-presidente da instituição.

Johanna torna-se membro da Academia Pontifícia de Ciência do Vaticano, nomeada pelo Papa Paulo VI (terceira foto à esquerda). Nos anos seguintes, participa de diversas reuniões da Academia, em Roma, já sob o pontificado de João Paulo II.

Em 1979, Johanna recebe o Prêmio Bernardo Houssay na área de Agricultura, oferecido pela Organização dos Estados Americanos (OEA). Houssay foi um fisiologista argentino que ganhou o Nobel de Medicina em 1947, tendo inspirado a OEA a emprestar seu nome à sua premiação, destinada a grandes cientistas da América. 

A Ordem de Rio Branco é uma das mais altas condecorações do governo brasileiro, entregue a pessoas físicas ou jurídicas, nacionais ou estrangeiras, cujos feitos e ações mereçam o reconhecimento nacional. Em 1977, Johanna já havia recebido a Ordem de Rio Branco como Oficial. Em 1985, foi promovida a comendadora da Ordem. Mais tarde, em 1990, foi promovida para Grande Oficial. A Ordem de Rio Branco é uma conceituada ordem honorífica do Brasil, tendo sido instituída em 1963 pelo então presidente João Goulart.

Em 1989, Johanna recebeu o Prêmio de Ciência da Unesco, uma premiação científica bienal oferecida pela Organização das Nações Unidas para a Educação, Ciência e Cultura (quarta foto à esquerda). Johanna foi contemplada devido ao seu trabalho no contexto da fixação biológica de nitrogênio como uma grande fonte de nitrogênio na agricultura tropical. 

A Ordem Nacional do Mérito é outra condecoração brasileira que homenageia pessoas que tenham prestado serviços relevantes ao País, tendo sido criada em 1946. Johanna Döbereiner foi condecorada oficial da Ordem Nacional do Mérito no ano de 1989, tendo sido promovida para o status de grã-cruz em 1993.

Depois de anos no Brasil, uma das antigas pátrias de Johanna também lhe concedeu uma homenagem. Em 1990, a cientista recebe a Ordem de Mérito de Primeira Classe da República Federal da Alemanha, antiga Alemanha Ocidental.

O trabalho de Johanna também foi reconhecido em outros países americanos. No México, em 1991, ela recebeu a medalha Júlio 11, da Sociedade Mexicana de Microbiologia (foto ao lado). No ano seguinte, recebeu o Prêmio México de Ciência e Tecnologia, entregue pelo então Presidente do País, Carlos Salinas de Gortari.

Em 1981, Johanna foi membro fundadora da Third World Academy of Sciences (TWAS), uma organização baseada na Itália e composta por cientistas de países em desenvolvimento que compartilhavam a crença de que a ciência e a engenharia poderiam avalancar o conhecimento e as habilidades para vencer desafios como a fome, doenças e pobreza. Em 1995, Johanna foi a agraciada com a medalha da entidade.

Na Embrapa, Johanna também teve seus esforços reconhecidos ao longo de sua carreira. Além de receber o prêmio Frederico Menezes Veiga em 1977, quase 20 anos depois, em 1996, ela recebeu a menção de Destaque Individual da Empresa na Premiação por Excelência (foto ao lado). 

Também em 1997, o nome de Johanna Döbereiner foi proposto pela Academia Brasileira de Ciências para o Prêmio Nobel de Química. Ela não se preocupava com a premiação. Dizia que sua maior satisfação era ter contribuído para práticas mais sustentáveis na agricultura. Em visita à Embrapa Agrobiologia, pouco antes de sua indicação ao prêmio, o ganhador do Nobel da Paz em 1970, Norman Borlaug, disse a ela: "O que você está fazendo com sua pesquisa é muito melhor do que o que eu fiz." Borlaug foi contemplado devido à chamada revolução verde na agricultura, já que contribuiu com suas pesquisas para um aumento da produção agrícola em países em desenvolvimento através do aprimoramento do emprego de fertilizantes, incluindo nitrogênio, e da otimização da resposta da planta a essa adubação, não levando em consideração as consequências negativas ao meio ambiente. Johanna não foi contemplada com o prêmio, mas seu nome passou para a eternidade.