В паре с Натальей Гончаровой – серебряный призёр Олимпийских игр 2004 в синхронных прыжках с вышки с суммой 340.92 балла.
На чемпионате Европы 2006 в Будапеште вместе с Натальей Гончаровой выиграла серебряную медаль, уступив немецкому дуэту Гамм/Субшински.
На Чемпионате мира 2009 в Риме выступили неудачно, заняв итоговое 11-е место.
На чемпионате Европы 2010 в Будапеште в недавно введённой дисциплине, командных прыжках в воду, вместе с Ильёй Захаровым заняла второе место. Российский дуэт уступил всего 1,8 балла победителям немцам Кристин Штойер и Саше Кляйну. В прыжках с 10-метровой вышки Юлия стала третьей. В финале Колтунова соперничала со своей украинской тезкой Юлией Прокопчук и немкой Кристин Штойер. После пяти прыжков россиянка лидировала, но, выполняя прыжок высокой сложности, не справилась со входом и получила строгие оценки судей, отправившие ее на итоговое третье место. В синхронных прыжках с вышки Юлия со своей партнёршой не смогли попасть в число призёров, заняв 5-е место.