Von 1974 bis 1982 war sie in ihrem Heimatland als Amtsrichterin (Magistrate) tätig und zunächst insbesondere mit jugendstrafrechtlichen Angelegenheiten sowie später mit Straf- und Familienrechtfällen befasst. Ab 1983 gehörte sie als Richterin dem High Court von Kenia an, an dem sie bis 2007 amtierte. Anschließend wechselte sie an den Court of Appeal, das zweithöchste Gericht im kenianischen Rechtswesen.
Von 2003 bis 2008 war Joyce Aluoch darüber hinaus Mitglied und Vizevorsitzende des UN-Ausschusses für die Rechte des Kindes, nachdem sie von 2001 bis 2005 bereits das Expertenkomitee für Kinderrechte der Afrikanischen Union geleitet hatte. Im Januar 2009 wurde sie zur Richterin an den Internationalen Strafgerichtshof in Den Haag gewählt, an dem sie seit März des gleichen Jahres für eine turnusgemäße Amtszeit von neun Jahren tätig war und der Hauptverfahrensabteilung angehörte. Am 10. März 2018 schied sie turnusgemäß aus dem Richterkollegium aus.