En 1971, Joëlle a 16 ans et chante dans les discothèques de Saint-Tropez pendant l’été. Elle tombe sous le charme de Serge Koolem, guitariste de Michel Polnareff. Le couple décide alors de former un groupe avec d’autres amis musiciens. Le succès est presque immédiat après la sortie de leur album Rien qu’un ciel
Entre 1972 et 1978 le groupe sortira 4 albums Rien qu’un ciel (1972), La rage aux poings (1974), Ils vécurent heureux (1975) et Pomme (1978).
Joëlle devient une petite star national et petit à petit se désolidarise du reste du groupe. Serge Koolem et Joëlle se séparent en 1978 avant que Richard Dewitte décide de quitter le groupe en 1979. S’en est terminé du groupe « Il était une fois« . La chanteuse tombe alors en dépression et essaie de démarrer une carrière solo. Elle sort un album qui ne fonctionne pas puis fait une tentative d’animatrice TV dans « Tout nouveau tout beau« .
Elle sera retrouvée morte dans sa chambre le 14 mai 1982. Elle avait 29 ans. Les causes de son décès n’ont jamais été très claires. Richard Dewitte a récemment dit à ce sujet:
Elle ne s’est sûrement pas suicidée, elle avait encore plein de choses à faire. Il n’y avait aucune trace de drogue dans son corps. Elle n’est pas morte d’une overdose. Elle ne s’est jamais shootée avec une seringue. Elle prenait, je vous l’avoue, un petit peu de cocaïne. Ils ont découvert qu’elle avait une malformation cardiaque que tout le monde ignorait, elle y compris. Elle s’est étouffée dans son sommeil. Elle avait une bronchite pas soignée. C’est sa sœur Katia qui m’a racontée ça : elle crachait du sang, elle ne voulait pas aller chez le médecin, elle toussait comme une malade. La nuit où elle est partie, elle s’est étouffée.
Joëlle Mogensen est toujours restée dans le cœur des français.