Po nauce we Francji, w styczniu 1951 roku wróciła do Polski i obroniła pracę dyplomową w Państwowej Wyższej Szkole Filmowej w Łodzi przedstawiając jako film dyplomowy Komunę Paryską, do którego materiały zebrała za granicą. Została samodzielnym reżyserem w Wytwórni Filmów Dokumentalnych w Warszawie. Latem tego samego roku była asystentką reżysera filmów dokumentalnych Jorisa Ivensa przy realizacji filmu o Światowym Festiwalu Młodzieży i Studentów w Berlinie. W roku 1952 nakręciła w WFD film Pałac Młodzieży, a w 1953 kolejny dokument Brygada zaczyna szturm (o budowie Elektrowni Jaworzno).
W tymże 1953 roku zaczęła zbierać dokumentację do filmu Wisła. Współautorem scenariusza (autorem poetyckiego komentarza) był jej ojciec Władysław Broniewski. Wspólnie objeżdżali kraj. W roku 1954 realizację filmu (po zakończeniu zdjęć w Kazimierzu nad Wisłą) przerwała jej tragiczna śmierć w wyniku zatrucia gazem.
Po jej śmierci Władysław Broniewski napisał cykl siedemnastu wierszy Anka, który krytycy literaccy nazwali współczesnymi TrenamiDorota Blednicka, „Władysław Broniewski / Anka – wiadomości wstępne”, Kulturalna Polska, 20 stycznia 2006..
Joanna Broniewska-Kozicka została pochowana na Cmentarzu Wojskowym na Powązkach (kw.