Luego de jugar una temporada con los Texas A&M Aggies en College Station donde tambíen jugó baloncesto, Johnson firmó un contrato con los Baltimore Orioles como agente libre aficionado en 1962. Johnson fue enviado a los Stockton Ports en la Class C California League donde su promedio de bateo fue de .309 con 10 cuadrangulares y 63 carreras impulsadas (RBIs) en 97 partidos. Fue ascendido al equipo filial AA Elmira Pioneers en 1963, teniendo un promedio de bateo de .326 en 63 partidos antes de ser promovido al equipo filial AAA Rochester Red Wings para los últimos 63 partidos de la temporada. Jugó con los Red Wings en 1964 donde bateó 19 cuadrangulares, 73 RBIs, y 87 carreras anotadas.^[2]​

En 1965 Johnson se unió al primer equipo de los Orioles tras terminar el entrenamiento de primavera, pero su promedio de bateo apenas fue de .170 en 20 games, lo que provocó que terminara la temporada con los Red Wings, donde su promedio de bateo fue de .301 en 52 partidos. Volvió a los Orioles en 1966 donde Johnson estuvo limitado en actividad con el primer equipo hasta que los Orioles enviaron al segunda base Jerry Adair a los Chicago White Sox el 13 de junio de 1966. Johnson terminó la temporada con un promedionde bateo de .257 con siete cuadrangulares y 56 RBIs, finalizando en tercer lugar en la votación por el premio al novato del año de la Liga Americana en 1966. Johnson fue el titular del equipo en las siguientes ocho temporadas en la segunda base, promediando 142 partidos en cada una de esas temporadas.

Johnson jugó en cuatro ediciones de la Serie Mundial con los Orioles, 1966, 1969, 1970 y 1971, donde salió campeón en 1966 y 1970. También ganó el Guante de Oro en las últimas tres temporadas que estuvo con el equipo. El shortstop de los Orioles Mark Belanger ganó el premio en 1969 y 1971, siendo uno de los pocos ganadores que ganaron el premio como segunda base-shortstop del mismo equipo en la misma temporada.^[3]​ El tercera base de los Brooks Robinson estuvo en medio del récord con 16 Guantes de Oro seguidos cuando Johnson y Belanger ganaron sus primeros.^[4]​

Luego de ser reemplazado como el Segunda base titular de los Orioles por Bobby Grich, y con la necesidad de los Orioles de tener a un catcher con bateo de poder, Johnson fue cambiado junto a Pat Dobson, Johnny Oates y Roric Harrison a los Atlanta Braves por Earl Williams y Taylor Duncan el el último día de cambios invernales el 1 de diciembre de 1972.^[5]​ En la siguiente temporada con los Braves Johnson bateó 40 cuadrangulares por primera y única vez en su carrera,^[6]​ quedando cerca del récord de Rogers Hornsby de más cuadrangulares en una sola temporada para un segunda base con 42, y bateó el 43 como bateador emergente.^[7]​ Johnson conectó su segunda mayor cantidad de cuadrangulares en una temporada en 1971 con 18. En esa misma temporada en Atlanta, Darrell Evans bateó 41 cuadrangulares y Hank Aaron pegó 4, siendo la primera vez en la historia de los Braves que tuvieron a tres jugadores con al menos 40 cuadrangulares en una misma temporada. Luego de cuatro partidos jugados de la temporada de 1975 donde solo pegó un hit, Johnson fue liberado por los Braves.

Johnson se mudó a Japón y firmó con los Yomiuri Giants de la Central League, equipo con el que jugó en 1975 y 1976. Johnson fue el primer extranjero en jugar con los Giants en más de 15 años. En su primera temporada peleó con las lesiones, lo que provocó la ida del mánager de los Giants (y miembro del Hall of Fame) Shigeo Nagashima. En 1976 la situación mejoró, pero Johnson no volvió con los Giants, ya que buscaba firmar contrato con algún otro equipo de la NPB.^[8]​

En 1977 Johnson regresó a Estados Unidos donde firmó como agente libre con los Philadelphia Phillies donde jugó en varias posiciones del infield, teniendo un promedio de bateo de .321 con ocho cuadrangulares en 78 partidos, y jugó un partido con los Phillies en la serie de campeonato ante los Dodgers. En 1978 Johnson pegó dos grand slams como bateador emergente, siendo el primer jugador en la historia de la MLB en hacerlo en una misma temporada.^[9]​ Después el logro lo consiguieron Mike Ivie en 1978, Darryl Strawberry en 1998, Ben Broussard en 2004 y Brooks Conrad en 2010.^[10]​ Poco tiempo después Philadelphia negoció un cambio a los Chicago Cubs, equipo con el que jugó los últimos 24 partidos de su carrera.

En 1979 Johnson se convirtió en mánager de los Miami Amigos, equipo filial Triple-A de la Inter-American League. Con Johnson teniendo a un equipo sin jugadors seleccionados en el draft tuvo un porcentaje de victorias de .708 en 72 partidos en la única temporada de existencia de la liga, la cual estaba prevista para jugar 130 partidos.^[11]​ En 1981 Johnson pasó a dirigir al filial AA de los New York Mets, los Jackson Mets, teniendo un récord de 68–66 en su única temporada con el equipo. En 1983, fue ascendido al equipo filial Triple-A de los Mets, los Tidewater Tides, donde su récord fue de 71–68.

Johnson se unió al primer equipo de los Mets en 1984, equipo que no tenía una temporada ganadora desde 1973. Se convirtió en el primer mánager de la National League en ganar al menos 90 partidos en cada una de sus primeras cinco temporadas, teniendo como principal logro el ganar la Serie Mundial de 1986 ante los Boston Red Sox.^[12]​ En 1983 el equipo solo ganó 68 partidos, pero el equipo tenía potencial con novatos como Darryl Strawberry. En un cambio adquirieron a Keith Hernandez y a petición de Johnson ascendieron al lanzador Dwight Gooden para ganar 90 partidos en la temporada de 1984. Adquirieron a Gary Carter antes de 1985 donde los Mets ganaron 98 partidos, donde terminaron en segundo lugar a tres juegos de los St. Louis Cardinals. En 1986 ganaron 108 partidos, el mejor de la liga, en la segunda ocasión en la que los Mets llegaron a ganar 100 partidos en una temporada, la primera desde 1969.

Los Mets ganaron 92 partidos al año siguente, pero no clasificaron a playoff por terminar a tres juegos de diferencia con St. Louis. Al año siguiente ganaron 100 partidos para ganar al división, donde perdieron la serie de campeonato en siete partidos ante Los Angeles Dodgers.

Johnson tuvo un problema con el gerente general Frank Cashen.^[13]​ Con la mala temporada de los Mets en 1990 en la que iniciaron con récord de 20–22, Johnson fue despedido. Logró 595 victorias y 417 derrotas en temporada regular. 11 victorias y nueve derrotas en playoff.^[14]​ Actualmente es el mánager más exitoso en la historia de los Mets,^[15]​ por lo que fue inducido al Mets Hall of Fame junto a Cashen, Strawberry y Gooden el 1 de agosto de 2010.^[16]​

Luego de dos años alejado del béisbol, los Cincinnati Reds contrataron a Johnson donde dirigió 44 partidos en 1993.^[17]​ Al igual que con los Mets, Johnson revivió a los Reds, ganando la National League Central al momento de la huelga de jugadores en la temporada de 1994–95, y ganó su primer título divisional en 1995, pero el dueño de los Reds Marge Schott anunció que Johnson no regresaría en 1996 sin dar razón alguna. Schott nombró al tercera base de los Reds Ray Knight, que había jugado con Johnson en el campeonato de los Mets, como coach de banca, siendo nombrado mánager en 1996.

Johnson y Schott no se volvieron a ver, se llevaban mal antes de iniciar la temporada de 1994, según Johnson, Schott se refería a él como si fuera un perro San Bernardo.^[18]​ Según otras fuentes, Schott no aceptaba que Johnson viviera con su prometida Susan antes de casarse (se conocieron en 1993 y se casaron al año siguiente). Según The Washington Post, Schott decidió antes de 1995 que sería la última temporada de Johnson en Cincinnati.^[19]​ Los Reds vencieron a los Dodgers en la ronda divisional, pero perdieron en la serie de campeonato ante el eventual campeón Atlanta Braves. Johnson registró 204 victorias y 172 derrotas en temporada regular, tres victorias y cuatro derrotas en playoff.^[14]​

En 1996 Johnson regresó a Baltimore con los Orioles por un contrato de tres años y $2.25 millones. Los Orioles venían de una temporada con récord de 71–73, pero contaban con eventuales miembros del Salón de la Fama como Cal Ripken Jr., Mike Mussina, Eddie Murray y Roberto Alomar. Al año siguiente el récord fue de 88–74, cuatro juegos detrás de los New York Yankees en la AL East, y a tres del wild card. Fue la primera temporada ganadora de los Orioles desde 1983. Los Orioles vencieron a los Cleveland Indians en la serie divisional de 1996, equipo que era el campeón defensor de la American League con 99 victorias, el mejor de la liga, pero perdió en la serie de campeonato ante los New York Yankees.

En 1997 los Orioles tuvieron récord de 98–64, el mejor de la American League, reforzados con el eventual miembro del salón de la fama Harold Baines a media temporada. Los Orioles vencieron a los Seattle Mariners en la serie divisional en cuatro partidos, serie en la que los Mariners batearos 23 cuadrangualres contra apenas 11 de los Orioles. Enfrentaron en la serie de campeonato a los Cleveland Indians, donde perdieron en seis partidos.

Johnson y el dueño de los Orioles Peter Angelos no se volvieron a ver. El hecho está en que los dos no se hablaban. El fin de todo llegó cuando Johnson multó a Roberto Alomar por dejar al equipo en Abril de 1997 en un partido de pretemporada ante el equipo filial Triple-A Rochester Red Wings durante el receso del juego de estrellas. Johnson ordenó a Alomar pagar la multa a una organización benéfica donde estaba su esposa. Pero Alomar decidió donar el dinero a otra organización, la de la unión de jugadores de la MLB, lo que legalmente se reportó como un posible conflicto de intereses. Angelos consideró que Johnson actuó de manera grosera hacia Alomar, justificación para su despido.^[20]​ Johnson admitó su error, pero Angelos demandó a Johnson por no notificar la decisión con él.^[21]​ Ofreción su renuncia por fax, la cual Angelos aceptó el mismo día en el que ganó el premio al mánager del año de la American League.^[19]​^[22]​

Los Orioles promovieron al coach de lanzadores Ray Miller como reemplazo (cuando Angelos ordenó a Pat Dobson despedirlo al teminar la temporada de 1996),^[20]​ pero el equipo no volvió a tener una temporada ganadora hasta el 2012. Johnson con los Orioles tuvo un porcentaje de victorias de .574.^[23]​

Johnson se entrevistó con los Toronto Blue Jays al terminar la temporada de 1997 pero no fue contratado. Dos años después, fue contratado por Los Angeles Dodgers, equipo que ganó 88 partidos el año anterior. El 3 de mayo de 1999 ganó su partido 1,000 como mánager, victoria por 7–0 sobre los Montreal Expos.^[24]​ Johnson ganó 1,740 partidos como mánager. Ningún mánager había alcanzado las 1,000 victorias hasta que Joe Girardi (1,808) lo consiguiera en 2020.^[25]​ Johnson tuvo su primera temporada perdedora con ocho partidos debajo de .500 con solo 77 victorias. Cuando los Dodgers lograron el segundo lugar en el 2000, no fue suficiente para mantener en el puesto de Johnson. Registró 163 victorias y 161 derrotas con los Dodgers, equipo que tenía a Kevin Brown y Gary Sheffield, junto al eventual miembro del salón de la fama Adrián Beltré.^[26]​^[14]​^[27]​

Johnson dirigió a la selección nacional de Países Bajos en 2003 por la ausencia de Robert Eenhoorn, equipo con el que fue coach de banca en el equipo de Eenhoorn en Atenas 2004. Él se rompió el apéndice y tuvo varias cirugías estomacales.^[28]​ Dirigió al equipo nacional de Estados Unidos en la Copa Mundial de Béisbol de 2005 en Países Bajos donde terminaron eliminados en cuartos de final por Cuba. Perdieron 0-9 ante Nicaragua para terminar en séptimo lugar del torneo.

Johnson también fue el mánager en el Clásico Mundial de Béisbol 2006, en Pekín 2008 y en el Clásico Mundial de Béisbol 2009. También dirigió en la Florida Collegiate Summer League para los DeLand Suns en 2009 y los Sanford River Rats en 2010.

Johnson fue contratado como consultor por los Washington Nationals el 7 de junio de 2006.^[29]​ Fue superbisor general por el Gerente General Mike Rizzo después de 2009. Fue nombrado mánager de los Nationals el 26 de junio de 2011 luego de la inesperada renuncia de Jim Riggleman tres días antes. Fue el mánager por el resto de la temporada 2011 en la que ganaron 80 partidos, tercer lugar en su división, la mejor ubicación de la franquicia desde que se mudara a Washington. El 31 de octubre de 2011 los Nationals anunciaron a Davey Johnson como mánager para el 2012.^[30]​

Johnson logró el primer título divisional de la franquicia desde 1981 con 98 victorias (récord de la franquicia), la mayor cantidad de victorias en la temporada. Terminaron eliminados en la ronda divisional ante los St. Louis Cardinals. Esa fue la tercera y última vez que Johnson tuvo la mejor temporada con un equipo que no ganó la Serie Mundial. El 10 de noviembre de 2012 Johnson renovó contrato para 2013. Tres días después Johnson fue nombrado mánager del año de la Liga Nacional.^[31]​ Johnson en su autobiografía dijo que si en 2013 no alcanzaba la Serie Mundial se retiraba.^[32]​

En 2013 el equipo terminó con récord de 86–76. El 29 de septiembre de 2013 Johnson anunció su retiro. Terminó con el récord de victorias de la franquicia (224) hasta que Dave Martinez lo superó en 2021. En 2014 Johnson se convirtió en consultor.^[33]​

Solo 15 mánagers cuentan con al menos 300 victorias por encima de .500. Johnson registró de por vida 1,372–1,071–2, 301 partidos por encima de .500 como mánager. En cada temporada ganó al menos 85 paetidos. Es uno de 10 mánagers con récord ganados con al menos 1,000 victorias. Todos menos Johnson terminaron en el salón de la fama, la cual se ha perdido cuatro veces (dos por el Veterans Committee en 2008 y 2010 y dos en la votación en 2017 y 2018).^[34]​^[35]​

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