Jeszcze przed książkowym debiutem poetyckim Mueller ogłosiła – wraz z Marcinem Cecką, Marią Cyranowicz, Michałem Kasprzakiem i Jarosławem Lipszycem – Manifest neolingwistyczny, w którym wyartykułowane zostały między innymi postulaty twórczego wykorzystywania materialności i wizualności wiersza. Choć drogi poszczególnych sygnatariuszy manifestu szybko się rozeszły, to charakterystyczna dla „warszawskiego neolingwizmu” forma gry z frazeologią pozostała elementem rozpoznawczym stylu Mueller przez kolejne lata.
Pierwsza książka poetycka autorki zatytułowana Somnambóle fantomowe (2003) została doceniona przez krytykę literacką za łączenie wielopoziomowej poetyki, skupionej na grach językowych, z ekspresją indywidualnego doświadczenia. W książce Zagniazdowniki/Gniazdowniki (2007) Mueller poszerzyła obszar poetyckiego działania, przede wszystkim włączając w zakres swoich twórczych zainteresowań temat macierzyństwa. Do wydanego w 2015 roku intima thule wkroczyła dużo odważniej zaangażowana dykcja feministyczna; poetka zajęła się pisaniem między innymi o przemocy domowej czy dyskryminacji ze względu na płeć. Te tematy eksplorowała w późniejszych książkach, w tym – w stworzonym wspólnie z artystką wizualną Joanną Łańcucką poemiksie Waruj. W 2025 roku ukazał się zbiór Zmieszane, będący autorską wariacją Mueller na temat formuły wierszy zebranych. Oprócz poezji autorka pisała także literaturę dla dzieci: zbiór Piraci dobrej roboty i strofy o innych stworach (2017) oraz kamishibajkę Niewidka i Zobaczysko (2023). Mueller jest też autorką książek eseistycznych: Stratygrafie (2010) i Powlekać rosnące (2013), w których rozwijała refleksję nad tradycjami literackimi i tematyką ważnymi dla jej twórczości.
Ponadto Joanna Mueller działa aktywnie jako redaktorka i animatorka literacka: współtworzy grupę artystyczno-feministyczną Wspólny Pokój, wspiera debiuty poetów w ramach projektów warsztatowych organizowanych przez wydawnictwo Biuro Literackie, a także współredagowała antologie poezji kobiet (Solistki i Warkoczami).
Za swoją twórczość Mueller otrzymała szereg nominacji: do Nagrody Literackiej Gdynia za rok 2007, do Nagrody Literackiej m.st.miasta stołecznego Warszawy za rok 2015 i do Nagrody im. Wisławy Szymborskiej za rok 2019. Była także trzykrotnie nominowana do Wrocławskiej Nagrody Poetyckiej Silesius w kategorii książka roku (za intima thule, Waruj! oraz tom Hista & her sista), w 2023 roku została natomiast nagrodzona Silesiusem za całokształt pracy twórczej. W 2011 roku za tom poetycki Wylinki oraz tom esejów Stratygrafie odebrała Nagrodę Literacką Czterech Kolumn.
Jej wiersze były wydawane w wielu zagranicznych antologiach polskiej poezji oraz tłumaczone na angielski, czeski, francuski, hiszpański, niderlandzki, niemiecki, rosyjski serbski, ukraiński i węgierski.
