Op 27 januari2007 maakt Johaug haar wereldbekerdebuut in Otepää, Estland, de Noorse eindigde bij haar debuut direct op de achtste plaats. Na slechts drie wereldbekerwedstrijden werd ze geselecteerd voor de wereldkampioenschappen langlaufen 2007 in Sapporo, Japan, op dit toernooi sleepte Johaug de bronzen medaille in de wacht op de 30 kilometer klassiek. Korte tijd later eindigde de Noorse in Falun, Zweden voor de eerste maal op het podium tijdens een wereldbekerwedstrijd. In het seizoen 2007/2008 eindigde ze eenmaal op het podium en eindigde ze als achttiende in het wereldbekerklassement. Het daaropvolgende seizoen, 2008/2009, boekte Johaug tijdens de Tour de Ski haar eerste wereldbekerzege. Tijdens de wereldkampioenschappen langlaufen 2009 in Liberec, Tsjechië eindigde de Noorse als vierde op de 30 kilometer vrije stijl, als zesde op de 15 kilometer achtervolging en als tiende op de 10 kilometer klassiek. Samen met Marit Bjørgen, Kristin Størmer Steira en Marthe Kristoffersen eindigde ze als vierde op de 4x5 kilometer estafette. Johaug sloot het seizoen af met een tweede plaats tijdens de wereldbekerfinale en een achtste plaats in het algemene wereldbekerklassement. Tijdens de Olympische Winterspelen van 2010 in Vancouver eindigde de Noorse als zesde op de 15 kilometer achtervolging, op de estafette sleepte ze samen met Vibeke Skofterud, Kristin Størmer Steira en Marit Bjørgen de gouden medaille in de wacht.