Уроженец Рима, помогал своему учителю в его капитальных работах, а именно в украшении ватиканских станц Элиодора и дель-Инчендио, исполнил некоторые фрески в Фарнезине и начал строить, по проекту Рафаэля, виллу Мадама. Самостоятельная деятельность Джулио Романо началась лишь после смерти Рафаэля, когда ему было поручено довести до конца начатые его учителем работы, как, например, роспись залы Константина в Ватикане (битва Константина).
В этот римский период его деятельности им были написаны также фрески мифологического содержания в виллах Ланте и Мадама и несколько алтарных образов, каковы, например, «Мадонна с И. Христом и Иоанном» (находится в ризнице св. Петра, в Риме), «Мучение св. Стефана» (в церкви С.-Стефано, в Генуе) и «Мадонна» (в Дрезденской галерее).
Эти первые работы Джулио Романо проникнуты вполне рафаэлевским духом и напоминают собой произведения великого урбинца по композиции и колориту, что объясняется отчасти тем, что некоторые из них были исполнены по его эскизам. С течением времени, однако, влияние Рафаэля на творчество Джулио Романо мало-помалу изглаживалось, и в позднейших его работах преобладают особенности, совершенно чуждые рафаэлевскому стилю.
Манерность, склонность к рискованным и неестественным позам и к преувеличению, особенно ярко выказываются в работах Джулио Романо, исполненных в Мантуе, куда он был приглашён герцогом Франческо Гонзаго. Здесь, в герцогском дворце, написаны им фрески, изображающие сцены из мифа о Диане и из истории троянской войны.
Главным трудом Романо в этом городе была роспись построенного по его проекту дворца Палаццо дель Те. Архитектура Палаццо-дель-Те является выразительным примером стиля эпохи маньеризма. Исполненную для этого палаццо колоссальную фреску «Низвержение Гигантов» (1532—34) можно считать самым характерным образцом работ Джулио Романо за этот второй период его деятельности. В России, в ГМИИ им. Пушкина, из работ Дж. Романо имеется портрет, предположительно его возлюбленной Форнарины.