Джулия Анна Мазина (итал. Giulia Anna Masina) 22 февраля 1921 (по другим данным в 1920 году) в Сан-Джорджо-ди-Пьяно в семье служащего и учительницы. Джулия была самой старшей из четырёх детей. Уже с ранних лет она проявляла склонность к театру, танцам и музыке.
После окончания начальной школы её отправили в Рим к родственнице где она попала в гимназию сестёр урсулинок. Джулия готовилась стать пианисткой, но поступила в Римский университет на филологический факультет. После его окончания Мазина получила диплом преподавателя современной литературы.
Во время учёбы Джулия играла в студенческом театре разные роли. Позже она получила приглашение в театр Каверино. Кроме того, чтобы улучшить свою дикцию и избавиться от северо-итальянского акцента, Мазина начала работать на радио. Там она выступала в радиопередачах, сценарий к которым писал будущий известный итальянский режиссёр Федерико Феллини, подписывавший в то время свои работы как «Федерико». Он работал карикатуристом в одном из журналов. Федерико позвонил Джулии и сказал, что хочет сделать фильм по этой пьесе, и попросил ее о встрече. В октябре 1943 года они поженились. Именно по его просьбе она изменила своё имя и стала Джульеттой.
Её дебютной работой в кино стал фильм Альберто Латтуады «Без жалости» (1947 год), в котором она сыграла роль проститутки Марчеллы — простодушной, с доброй, доверчивой душой. За эту роль она была удостоена «Серебряной ленты».
Она скончалась в Риме 23 марта 1994 года, через полгода после смерти мужа, режиссера Федерико Феллини. Мазина была похоронена в Римини рядом с мужем.