Geboren als Friederike Victoria Gessner in Troppau, dem heutigen Opava in Tschechien war sie die Tochter des k. & k. Oberbaurats Victor Gessner. Die Familie der Mutter besaß ausgedehnte Ländereien in der späteren Tschechoslowakei, die nach dem Ersten Weltkrieg verloren gingen. Nach der Scheidung der Eltern im Jahr 1922 wuchs das Mädchen bei ihrer Großmutter mütterlicherseits in Wien auf. Das künstlerisch begabte Mädchen studierte zuerst Klavier an der Musikakademie, später übte sie sich in Skulptur- und Metallarbeiten und beschäftigte sich intensiv mit Fotografie und Schneiderei und nahm auch Gesangsunterricht. Nach dem Tod ihres Vaters begann sie ein Studium der Psychologie, Anatomie und Medizin.
Ab 1935 war sie mit Viktor von Klarwill verheiratet und überlegte unter anderem wegen seiner jüdischen Herkunft, in Hinblick auf den bereits drohenden Nationalsozialismus, mit ihm gemeinsam nach Afrika auszuwandern. Nach einer Fehlgeburt im Jahr 1937 fuhr sie alleine zur Erholung nach Mombasa; sie hatte vor, Kenia als mögliches Exil zu begutachten.
Bereits auf der Überfahrt verliebte sie sich in den Schweizer Botaniker und Forschungsreisenden Peter Bally, der in Nairobi wohnte, und ließ sich nach ihrer Rückkehr nach Österreich scheiden und heiratete Bally. Dieser gab ihr den Spitznamen Joy, weil er ihre Vornamen als zu kompliziert empfand und ihm ihr Rufname Fifi nicht gefiel. Er weckte auch das Interesse an Botanik in ihr. Sie wurde Pflanzenzeichnerin, illustrierte Bücher über die Flora Ostafrikas. Im März 1938 reisten die beiden erneut nach Afrika. Bereits nach vierjähriger Ehe ließen sich die beiden in beiderseitigem Einverständnis scheiden und Joy heiratete George Adamson, einen in Indien geborenen Briten irischer Abstammung, den sie 1941 kennengelernt hatte und der einem Tierreservat als Wildheger vorstand. Mit diesem, ihrem dritten und letzten Ehemann, den sie 1944 in Nairobi ehelichte, war sie bis zu ihrem Lebensende verheiratet, obwohl sie sich 1970 von ihm trennte. An seiner Seite machte sie sich ans Sammeln und Porträtieren von Fossilien, Reptilien und Insekten.
Kurz nach dem Ende des Zweiten Weltkrieges starb ihre Großmutter. Dies stürzte sie in schwere Depressionen, die sie in London behandeln ließ. Während ihrer Anwesenheit in Europa traf sie Vorbereitungen für eine Ausstellung ihrer Blumenbilder in der Königlichen Gartenbaugesellschaft in London. Die äußerst erfolgreiche Ausstellung wurde mit der Greenfell-Goldmedaille ausgezeichnet.
Im Jahr 1949 erhielt die Künstlerin von der kenianischen Regierung den Auftrag, zwanzig der einheimischen Stämme zu malen.
Im Jahr 1956 brachte George drei Löwenbabys nach Hause, deren Mutter er zuvor erschoss, da sie schon mehrere Menschen angefallen und getötet hatte. Die Tiere wurden im Haus der Adamsons von diesen aufzogen. Allerdings stellte sich nach sechs Monaten heraus, dass es unmöglich war, alle drei mittlerweile fast ausgewachsenen Löwen zu behalten. Daraufhin wurden die beiden Größeren an den Rotterdamer Zoo verkauft. Elsa, die Kleinste, blieb bei ihren menschlichen Pflegeeltern. Als das Tier zwei Jahre alt war, begann Elsas langsame Umgewöhnung an ein eigenständiges Leben in der Wildnis. Während ihrer gemeinsamen Zeit wurde seitens Joy das Schicksal der jungen Löwin genauestens aufgezeichnet. Diese Unterlagen verwendete sie dann zu ihrem Buch „Frei geboren. Eine Löwin in zwei Welten“ (Born Free) welches in 33 Sprachen übersetzt wurde. Der Reingewinn wurde nahezu zur Gänze der Tierschutzorganisation „Elsa Wild Animal Appeal“ überlassen. Elsa kehrte kurz nach ihrer endgültigen Freilassung mit drei Jungen zu den Adamsons zurück.
Joy schrieb ein zweites Buch „Die Löwin Elsa und ihre Jungen“. Elsas Geschichte wurde 1965 als Frei geboren – Königin der Wildnis verfilmt, 1972 folgte noch eine Fortsetzung (Living free, deutsch: Drei Strolche in der Wildnis, Regie: Jack Couffer) sowie 1974 noch eine Fernsehserie.
Adamson zeichnete und fotografierte die Tiere und Pflanzen Afrikas, aber auch die einheimische Bevölkerung und deren Lebensumstände. Viele ihrer Bilder wurden im Museum von Nairobi ausgestellt. Sie studierte nach den Lebensgewohnheiten der Löwen auch die der Geparden und Leoparden.
Durch den österreichischen Botschafter in Kenia wurde Adamson, die inzwischen die britische Staatsbürgerschaft angenommen hatte, im Jahr 1977 das „Ehrenkreuz für Wissenschaft und Kunst“ verliehen.
Am 3. Januar 1980 brach Adamson zu einer Abendwanderung von ihrem Camp in Shaba aus auf, kehrte aber davon nicht mehr zurück. Tags darauf wurde sie von ihrem Mitarbeiter Peter Morson tot aufgefunden. Zuerst wurde aufgrund ihrer Wunden vermutet, dass Löwen sie angefallen und getötet hätten. Bei der Obduktion der Toten wurde jedoch menschliches Verschulden festgestellt. Am 4. Februar legte Paul Nakware Ekai, ein von ihr entlassener Angestellter, ein Mordgeständnis ab. Ekai wurde am 28. Oktober des darauf folgenden Jahres zu lebenslanger Haft verurteilt. Nur aufgrund seiner Minderjährigkeit zum Zeitpunkt des Mordes wurde seitens des Richters von einem Urteil durch Erhängen abgesehen.
Ihr Mann, der sie um neun Jahre überlebte, erlitt ebenfalls einen gewaltsamen Tod – er wurde 1989 bei einer Schießerei von somalischen Wilderern erschossen.
In Opava erinnert am Haus Na Rybnicku 48 (Teichgasse) eine Gedenktafel an sie, die der örtliche Naturschutzbund neben dem Haustor anbrachte: „Hier wurde am 20. Januar 1910 die weltbekannte Naturschützerin, Malerin und Schriftstellerin Friederike Gessner geboren.“