Fu scelto come secondo assoluto nel Draft NFL 2007. Al college ha giocato a football a Georgia Tech. Nel 2021 è stato introdotto nella Pro Football Hall of Fame.
Johnson possedeva una rara combinazione di stazza, mani, velocità, forza, abilità nei balzi, controllo del corpo e coordinazione mano-occhio. È stato soprannominato "Megatron" dall'ex wide receiver dei Lions Roy Williams ed il soprannome è stato adottato anche dai tifosi..
Johnson detiene il record NFL per yard ricevute in una stagione ( nel 2012). Inoltre ha stabilito i primati per partite consecutive con almeno cento yard ricevute (8) e partite consecutive con 10 o più ricezioni (4). È invece a pari merito con l'Hall of Famer Michael Irvin per partite con almeno cento yard ricevute in una stagione, undici.
Carriera universitaria Johnson frequentò il Georgia Institute of Technology, dove giocò per i Georgia Tech Yellow Jackets dell'allenatore Chan Gailey dal 2004 al 2006. Nel corso della sua carriera a Georgia Tech indossò il numero 21, diventando probabilmente il miglior ricevitore dell'istituto di tutti i tempi. Johnson ricevette 178 passaggi per yard e 28 touchdown. È al primo posto nella storia degli Yellow Jackets per yard ricevute, secondo in ricezioni, primo in touchdown su ricezione e primo per gare da 100 yard ricevute (13).
Nella sua prima stagione, il 2004, Johnson fu inserito nella formazione ideale della All-Atlantic Coast Conference (ACC). Guidò la sua squadra con 48 ricezioni per 837 yard e sette touchdown, tutti record per un giocatore al primo anno degli Yellow Jackets. Johnson terminò la sua prima stagione contro la Syracuse University nel Champs Sports Bowl, dove segnò un touchdown. Nella sua seconda stagione, Calvin fu inserito nel First-Team All-American. Per il secondo anno consecutivo fu inserito nella formazione ideale della ACC e fu semifinalista del Fred Biletnikoff Award. Ancora una volta guidò la sua squadra con 54 ricezioni per 888 yard e 6 touchdown.
Johnson iniziò la sua terza stagione, quella del 2006, come uno dei principali candidati al *Biletnikoff Award e all'Heisman Trophy. Anche se finì decimo nelle votazioni dell'Heisman, vinse il Biletnikoff come miglior wide receiver universitario. Johnson fu premiato come giocatore dell'anno della ACC, fu inserito nel First-Team All-ACC per il terzo anno consecutivo e fu inserito unanimemente nel First-team All-American. Johnson concluse con yard e 76 ricezioni. I suoi 15 touchdown su ricezione furono il nuovo primato stagionale di Georgia Tech. Contro i West Virginia Mountaineers nel Toyota Gator Bowl, Johnson ricevette 186 yard e 2 touchdown.
Premi e riconoscimenti First-Team Freshman All-American (2004) (2) All-American (2005, 2006) (3) First-Team All-Atlantic Coast Conference (2004, 2005, 2006) ACC Rookie of the Year ACC Player of the Year (4) ACC Rookie of the Week Miglior Wide Receiver della nazione per IGN.com Fred Biletnikoff Award (2006) Paul Warfield Trophy (2006) 10º posto nelle votazioni dell'Heisman Trophy 2006 - 43 voti totali
Carriera professionistica Detroit Lions 2007 Johnson debuttò nella NFL il 9 settembre 2007 e pur non partendo da titolare impressionò ricevendo 4 passaggi per 70 yard e segnando il suo primo touchdown nella vittoria di Detroit 36–21 sugli Oakland Raiders. Calvin subì un infortunio alla schiena ricevendo un pallone contro due difensori dei Philadelphia Eagles il 23 settembre 2007. Segnò il suo primo touchdown su corsa contro i Tampa Bay Buccaneers il 21 ottobre 2007. L'ex compagno di squadra Roy Williams soprannominò Johnson "Megatron", a causa delle sue grandi mani simili a quelle del Decepticon. Il soprannome fu accolto positivamente dai tifosi. Williams in seguito cambiò il soprannome in "Bolt" come il fenomenale sprinter giamaicano Usain Bolt, paragonando l'altezza e la velocità dei due atleti. Johnson terminò la stagione 2007 con 756 yard e 5 touchdown totali.
2008 Johnson e i Lions incontrarono gli Atlanta Falcons il 7 settembre 2008 nel primo incontro della stagione regolare. Al secondo posto nella graduatoria dei wide receiver della squadra dietro Roy Williams, Johnson ebbe una buona performance guidando la squadra in ricezioni e yard, con 7 prese per 107 yard di cui 38 in una singola giocata nella sconfitta dei Lions 34–21. Il 14 ottobre, Roy Williams fu spedito ai Dallas Cowboys per una scelta del 1º, 3º e 7º giro del Draft NFL 2009, facendo di Johnson il wide receiver titolare dei Lions. Nella sua prima gara dopo la partenza di Roy Williams, contro gli Houston Texans, Johnson ricevette solo due passaggi ma mise a referto ben 154 yard ricevute. Johnson stabilì il record in carriera di ricezioni nella settimana 9 contro i Chicago Bears, con 8 ricezioni per 94 yard ed un touchdown.
I Detroit Lions terminarono, per la prima volta nella storia della NFL, una stagione col record di 0–16 dopo la sconfitta 31–21 coi Green Bay Packers nella settimana 17 ma, nonostante ciò, Johnson chiuse la stagione come uno dei migliori wide receiver della lega a livello statistico, terminando quinto in yard ricevute (1.331), settimo in yard ricevute a partita (83,2) e guidando la lega in touchdown ricevuti (12). Johnson non fu però convocato per il Pro Bowl, cosa che molti esperti attribuirono alla disastrosa stagione dei Lions (fu invece nominato come riserva).
2009 Nel 2009 i Lions, col nuovo quarterback Matthew Stafford, iniziarono la stagione con due sconfitte prima di riuscire a vincere la terza partita contro i Redskins, fatto che venne descritto dalla stampa come "la fine dell'incubo". In totale però vinsero solamente due partite in tutta la stagione, mentre Johnson ebbe cifre in netto calo rispetto alla stagione precedente, terminando la stagione 2009 con 67 ricezioni per 984 yard e 5 TD, saltando solamente due partite.
2010 Nella settimana 1 contro i Chicago Bears, Johnson ricevette un passaggio a 31 secondi dalla fine dei tempi regolamentari nella end zone in quello che sembrò il touchdown della vittoria. L'arbitro Gene Steratore, però, classificò la presa come incompleta, dicendo che Johnson non aveva mantenuto il possesso del pallone per tutta la durata della ricezione. I Lions persero la gara 19-14.
Al termine della stagione Johnson totalizzò 77 ricezioni per yard e 12 touchdown. Egli fu selezionato per il primo Pro Bowl della sua carriera il 28 dicembre. Dopo la stagione 2010, Johnson fu il vincitore del Media-Friendly Good Guy Award.
2011
Nel 2011 Johnson ebbe la miglior stagione a livello statistico di tutta la carriera fino a quel momento, con i nuovi record personali di yard ricevute e 16 touchdown. Nella settimana 4 contro i Dallas Cowboys contribuì alla rimonta dei Lions da uno svantaggio di 24 punti fino alla vittoria 34-30 segnando due touchdown nel quarto periodo. Con questa prestazione Johnson totalizzò 8 touchdown su ricezione nelle prime 4 gare della stagione, pareggiando il record di Cris Carter per il maggior numero di partite consecutive con più di un touchdown su ricezione (4). Johnson ed i Lions si qualificarono ai playoff per la prima volta dal 1999, la prima in carriera di Johnson, battendo 38-10 i San Diego Chargers la vigilia di Natale. Nella partita della settimana 17 contro i Green Bay Packers Johnson stabilì il record l'allora primato in carriera con 244 yard ricevute nella sconfitta 45-41.
A fine anno Megatron fu convocato per il suo secondo Pro Bowl consecutivo, inserito nel First-Team All-Pro e votato al 3º posto nella NFL Top 100, l'annuale classifica dei migliori cento giocatori della stagione.
2012: Record di yard ricevute in una stagione Il 14 marzo 2012 i Lions prolungarono il contratto di Johnson per una cifra totale record di oltre 130 milioni di dollari in otto anni, cosa che lo rese il wide receiver più pagato della storia, superando Larry Fitzgerald degli Arizona Cardinals. L'accordo incluse 53 milioni di dollari garantiti, di cui 36 compresi alla firma.
Nell'aprile 2012, Johnson vinse il concorso per apparire sulla copertina del videogioco Madden NFL 13, superando nei voti dei partecipanti in finale Cam Newton. La copertina venne presentata per la prima volta il 26 aprile in occasione del Draft NFL 2012, durante il quale Johnson compì un'apparizione speciale, effettuando la chiamata della 23ª scelta assoluta dei Lions, Riley Reiff, al posto del commissioner Roger Goodell.
Il 9 settembre, nella gara di debutto stagionale i Lions faticarono più del previsto per avere ragione dei St. Louis Rams. Johnson concluse la partita con 6 ricezioni per 111 yard. I Lions nel turno successivo furono sconfitti dai San Francisco 49ers; Megatron ricevette 8 passaggi per 94 yard.
Nella settimana 3 i Lions persero ai supplementari contro i Tennessee Titans con Johnson che ricevette 10 passaggi per 164 yard e un touchdown. L'inizio di stagione negativo dei Lions proseguì con la sconfitta nella settimana 4 contro i Minnesota Vikings nella quale Megatron ricevette solo 54 yard, il suo minimo stagionale.
Dopo il turno di pausa i Lions vinsero finalmente la seconda partita stagionale, ai supplementari contro i Philadelphia Eagles: Megatron trascinò Detroit alla rimonta ricevendo 6 passaggi per 135 yard. Nella settimana 8 i Lions vinsero all'ultimo minuto contro i Seattle Seahawks con Johnson che ricevette solo 3 passaggi per 46 yard. I Lions ottennero un risultato positivo nella settimana 9, quando vinsero facilmente contro i Jacksonville Jaguars con Johnson che ricevette 129 yard.
Nella settimana 10, la miglior partita dal punto di vista statistico di Johnson dell'anno, con 207 yard ricevute e un touchdown, non fu sufficiente per battere i Vikings, con Megatron che commise un fumble decisivo nel quarto periodo mentre i Lions erano in rimonta e nei pressi della end zone avversaria. Detroit perse anche nel turno seguente contro i Packers malgrado 143 yard ricevute e il terzo touchdown stagionale del giocatore. In quella partita il giocatore superò per la quarta volta le mille yard ricevute stagionali in carriera.
Nella gara del Giorno del Ringraziamento Johnson e i Lions persero contro gli Houston Texans, la squadra col miglior record della lega, solo ai supplementari, malgrado 140 yard e il quarto touchdown stagionale del wide receiver. Dopo questa gara, Johnson fu premiato come miglior giocatore offensivo del mese di novembre della NFC.
Nella settimana 13 Megatron pareggiò il record NFL con la quinta partita consecutiva da oltre 125 yard ricevute, guadagnandone 170 distribuite su 13 ricezioni (record in carriera) e segnando un touchdown nell'ennesima sconfitta in rimonta della stagione dei Lions contro gli Indianapolis Colts. Altre 118 yard guadagnate da Calvin la domenica successiva non impedirono la quinta sconfitta consecutiva dei Lions, ad opera dei Packers.
Nella settimana 15, Megatron divenne il primo giocatore della storia della NFL a ricevere più di yard in due stagioni consecutive e, con 121 yard ricevute, pareggiò il record NFL con la settimana gara consecutiva da oltre cento yard.
La notte di sabato 22 dicembre fu memorabile per Johnson che con 225 yard ricevute contro gli Atlanta Falcons superò il record NFL di Jerry Rice di 1.848 yard ricevute nella stagione , portandolo a 1.892 yard con ancora una gara al termine della stagione. Nella stessa partita, Megatron stabilì anche il primato per il maggior numero di gare consecutive con almeno 100 yard ricevute (8) e pareggiò quello di Michael Irvin di maggior numero di gare da 100 yard ricevute in una stagione (11).