Jocelyne Villeton ne pratique l'athlétisme qu'occasionnellement dans son adolescence puis dans les années 1970.
Se retrouvant au chômage au début des années 1980, elle décide de se consacrer à la course de fond, entraînée par son mari. Dès 1984, elle est championne de France du 10 000 mètres et du 25 km route. Les années suivantes, elle gagne de nouveaux titres et réalise de bonnes performances en marathon, notamment une 5e place aux championnats d'Europe à Stuttgart en 1986[2].
En 1987, alors qu'elle venait de trouver un emploi à la mairie de Saint-Étienne, elle crée la surprise en remportant la première médaille française aux championnats du monde d'athlétisme grâce à sa troisième place au marathon. Sa troisième place à New York plus tard dans l'année confirme son niveau parmi les meilleures coureuses mondiales[2]. Jusqu'en 1991, elle évolue au plus haut niveau européen.