Urodziła się w Georgii jako jedno z trójki dzieci. Jej rodzice byli aktorami, którzy prowadzili warsztaty dla przyszłych pisarzy i aktorów. W wieku zaledwie 18 lat, po ukończeniu szkoły średniej, Julia przeniosła się do Nowego Jorku i zamieszkała ze swoją siostrą Lisą, która podobnie jak brat Eric, próbowała sił w aktorstwie. Siłą rzeczy Julia dołączyła do rodzinnej specjalizacji kiedy to zadebiutowała w serialu „Crime Story”. Uwagę zwróciła na siebie już w 1988 roku rolą Daisy w „Mystic Pizza”, a a rok później uzyskała w zasadzie status gwiazdy pojawiając się w „Stalowych magnoliach” obok Shirley MacLaine i Sally Field i zdobywając nominację do Oscara dla najlepszej aktorki drugoplanowej.
Od tego momentu kariera aktorki ruszyła z kopyta. W 1990 roku pojawiała się w jednej z najbardziej ikonicznych ról w dziejach filmu - w „Pretty Women” zagrała prostytutkę Vivian, która zakochuje się z wzajemnością w swoim bogatym kliencie (Richard Gere). Rola ta przyniosła jej już drugą nominację do Oscara, tym razem dla najlepszej aktorki pierwszoplanowej. Po kilku niezbyt dobrze przyjętych filmach („Za wcześnie umierać”, „Hook”, „Linia życia”) Julia zrobiła sobie przerwę i powróciła dopiero w 1993 roku rolą w filmie „Raport Pelikana”. W 1997 roku Roberts znowu stała się królową box-office’u dzięki filmom „Mój chłopak się żeni” i „Notting Hill”.
W 2000 roku w jej karierze dokonał się szczególny przełom. Zadziwiła świat niezwykle silną rolą w „Erin Brockovich” czyli silnej, zmagającej się z życiem samotnej matki, która w imieniu małego miasteczka oskarża wielką korporację o zatruwanie wody w ich rejonie. Julia otrzymała za tą rolę kilka nagród z Oscarem na czele oraz gażę w wysokości 20 milionów dolarów, co było kamieniem milowym w Hollywood – po raz pierwszy tak wysoką gażę otrzymała kobieta.
Po wielkim sukcesie aktorka zagrała w lżejszych produkcjach czyli "Ocean's Eleven: Ryzykowna gra" i "Ocean's Twelve: Dogrywka". W tym pierwszym była jedyną kobietą w obsadzie i doskonale bawiła się na planie z Georgem Clooney, Bradem Pittem, Mattem Damonem i Andy Garcią. W tym też okresie Julia wzięła ślub z Dannym Moderem, a w 2004 roku para małżonków powitała na świecie bliźnięta Phinnaeusa Waltera i Hazel Patricię. Trzy lata później urodził się syn Daniel.
Stawiając rodzinę na pierwszym miejscu Julia stała się bardziej wybredna jeśli chodziło o filmowe projekty. Zagrała między innymi u Mike’a Nicholsa w „Bliżej” i zadebiutowała na Broadwayu obok Bradleya Coopera i Paula Rudda w sztuce „Three Days of Rain”. Mimo iż sztuka otrzymała mieszane recenzje na pewno odniosła sukces finansowy – przez 12 tygodni zarobiono ponad 12 milionów dolarów. W 2007 roku Julia otrzymała nominację do Złotego Globa za udział w „Wojnie Charliego Wilsona”. Zagrała tam antykomunistyczną członkinię teksańskiej elity, która wspiera kongresmena Wilsona (Tom Hanks) w jego poparciu afgańskich wojowników walczących przeciwko Sowietom. W kolejnym filmie pojawiła się dopiero dwa lata później („Gra dla dwojga”) i tak wyjaśniła swoją absencję: „Nie mam parcia na pracę. Mam parcie na dobre filmy, a takie nie pojawiają się zbyt często”. Mimo iż film zebrał bardzo słabe recenzje krytycy zdecydowanie podkreślali radość z ponownego ujrzenia Roberts na dużym ekranie. Od 2010 roku Julia pojawiała się w zdecydowanie mniejszych filmach i rolach jak „Walentynki”, „Jedz, módl się, kochaj”, „Larry Crowne” czy „Sierpień w hrabstwie Osage”.
