Johnsona pracowała w oddziale badań biomedycznych. Ponadto od 1991 przez prawie 7 lat współpracowała z Wydziałem Medycyny Uniwersytetu Teksas (University of Texas Medical Branch). Była adiunktem przy katedrach Interny oraz Biochemii i Genetyki. Równolegle w latach 1991-1992 zajmowała się razem z innymi specjalistami przygotowaniem eksperymentów medycznych realizowanych podczas misji STS-47. Później była członkiem amerykańsko-rosyjskiego zespołu, który przygotował eksperymenty z zakresu medycyny kosmicznej. Zrealizowano je w czasie lotu 18 i 19 stałej załogi stacji kosmicznej Mir oraz podczas wypraw STS-60, STS-63 i STS-71. 1993-1996 – była zastępcą szefa Wydziału Nauk Medycznych Centrum Kosmicznego im. Johnsona. 1997 – została adiunktem w Laboratorium Biochemii i Inżynierii Genetycznej Uniwersytetu Rice.
Kariera astronauty 1996 – 1 maja była jednym z 17 kandydatów, których przyjęto podczas naboru do 16 grupy astronautów NASA. 1998 – zakończyła dwuletni kurs przygotowawczy uzyskując kwalifikacje specjalisty misji. Po przeszkoleniu otrzymała przydział do Biura Astronautów NASA do wydziału planowania operacyjnego (Operations Planning Branch).