Джули Фиона Робертс родилась 28 октября 1967 года в городе Смирна, штат Джорджия, США. Будущая актриса стала третьим ребёнком в семье, кроме старшего брата Эрика (родился 18 апреля 1956 года) и сестры Лизы (5 августа 1965 года). Отец Джулии, Уолтер Грэйди Робертс (1933 года рождения), был продавцом водяных матрасов и одновременно актёром и писателем с ирландскими, шотландскими, валлийскими и английскими корнями. Мать Джулии, Бетти Лу Бредемас, работавшая секретарём в церковном приходе и по совместительству актёрствовавшая, родилась в Миннеаполисе в 1934 году и имела шведское происхождение.
Родители Джулии на момент её появления в семье находились в тяжёлом финансовом положении. Отец Робертс владел маленькой актёрской школой для детей в Декатуре, Джорджия, которую посещали дети Мартина Лютера Кинга, и когда миссис Робертс родила дочь Джули, Кинг в знак благодарности за внимание к своим детям оплатил больничный счёт.
В 1971 году, когда Джули исполнилось 4 года, Бетти Лу Робертс подала на развод. В следующем году она повторно вышла замуж за театрального критика Майкла Мозеса (общая дочь Нэнси, 1976 года рождения). Брак с Мозесом распался в 1983 году. Позже Бетти называла это замужество «большой ошибкой»: отчим применял физическое насилие к детям Бетти, и спустя годы Эрик Робертс сделает несколько публичных заявлений на эту болезненную для Джулии тему. Так или иначе, Джулия не только не одобрила подобный поступок брата, но и сама никогда не выступала с откровениями о своём тяжёлом детстве из уважения к своей матери и сестре Нэнси.
С 13 лет Джули Робертс работала официанткой в пиццерии, посещала Начальную школу Фитцхью Ли, Среднюю школу Гриффина и Колледж Кэмпбелл в Смирне. Несколько раз она принимала участие в местном конкурсе красоты, однако дальше финала никогда не проходила. В школьные годы она настолько впечатлилась актёрскими успехами старшего брата, что начала участвовать в местных любительских постановках.
Отец Джулии, тем временем, также повторно женился (жена Эйлин Селларс, с 1974 года). Мачеха смогла построить хорошие отношения с детьми Уолтера от первого брака, однако скоропостижно скончалась в сентябре 1977 года от несчастного случая. Сам Уолтер пережил Эйлин всего на несколько месяцев, скончавшись в декабре того же года от рака желудка.
После окончания школы в Смирне Джулия поступила в Университет штата Джорджия и решила переехать в Нью-Йорк к сестре, чтобы попробовать себя в кино. В Нью-Йорке она подписала контракт с модельным агентством «Click» и начала посещать курсы актёрского искусства.
В Нью-Йорке Робертс, помимо уроков актёрства, занималась тренировкой своего произношения: южный акцент никогда не приветствовался в кино. Вскоре, правда, она забросила посещения актёрского курса, потому что не находила его достаточно эффективным. После многочисленных прослушиваний и проб к фильмам Джули (теперь уже Джулия — Робертс была вынуждена изменить своё имя при вступлении в Гильдию актёров США, так как там уже состояла в членстве актриса по имени Джули Робертс) получила крохотную роль в фильме «Пожарная служба»: её появление на экране продолжительностью 15 секунд было единственным, что может теперь заинтересовать в этой неудачной комедии 1986 года.
Чуть позже Робертс получает приглашение от своего брата Эрика, тогда уже популярного актёра, сняться в небольшой роли его сестры в боевике «Кроваво-красное», который, однако, целых три года ждал своего выхода на экраны. В это время Джулия сыграла в нескольких картинах. В «Удовлетворении» она изображала девушку, участвующую в рок-группе (Робертс для роли научилась играть на ударных и бас-гитаре); в том же 1987 году Джулия Робертс соглашается на роль в комедии «Мистическая пицца», для которой ей пришлось перекрасить свои русые волосы в рыжий цвет (ставший впоследствии одним из её фирменных знаков). За эту картину Робертс заработала 50 000 долларов.
Но уже следующая роль Джулии Робертс заставляет критиков и зрителей говорить о ней как об одной из самых многообещающих актрис Америки. В результате заболевания менингитом Джулия переезжает на лечение в пригород Лос-Анджелеса Санта-Монику. Близость Голливуда облегчает поиск ролей, и Робертс получает второстепенную, но сюжетообразующую роль Шелби Лэтчери, больной диабетом девушки, готовящейся сыграть свою свадьбу, в фильме «Стальные магнолии». Фильм становится большим прокатным хитом, собрав более 80 миллионов долларов в американских кинотеатрах, а Робертс выигрывает «Золотой глобус» и номинируется на премию «Оскар» в категории «Лучшая актриса второго плана».
Картина «Стальные магнолии» вышла на экраны США в конце 1989 года в «предоскаровский сезон»; Джулия в это время заканчивала своё участие на съёмках фильма с рабочим названием «$3000», названного так по той сумме денег, которую обещал богатый бизнесмен проститутке за проведённую с ним неделю. Главной звездой фильма был популярный актёр Ричард Гир; продюсеры хотели известное имя и на роль проститутки Вивьен Уорд, однако режиссёр Гарри Маршалл убедил их взять Джулию Робертс. Актриса за эту роль получила чек на 300 000 долларов. Первоначальный вариант фильма не предполагал хэппи-энда: изначально планировалось, что Вивьен будет наркоманкой, а условием Эдварда Луиса станет требование неделю воздерживаться от дозы; в конце концов Эдвард вышвыривает Вивьен из машины и уезжает, а в финальной сцене она с подругой едет в автобусе в Диснейленд — мечту своего детства.
Однако после громкого успеха Джулии Робертс со «Стальными магнолиями», сделавшими из неё узнаваемую актрису, Маршалл решил удалить все самые мрачные сцены и переснять финал фильма. Исчезло и название «$3000»: картина теперь называлась «Красотка», по знаменитой песне Роя Орбисона «Pretty Woman». «Красотка» вышла на экраны США 23 марта 1990 года и, несмотря на довольно прохладный приём критиков, заработала в прокате 180 млн долларов, став второй по сборам картиной 1990 года, принеся Робертс вторую подряд номинацию на премию «Оскар», теперь уже как лучшей актрисе.
После феноменального успеха «Красотки» у зрителей по всему миру (почти полмиллиарда долларов в мировом прокате) Джулия Робертс становится полноценной кинозвездой со всеми сопутствующими этому статусу обстоятельствами: «Красотка» и вышедшие следом «Коматозники» позволили Джулии повысить планку своего гонорара за следующий фильм «В постели с врагом» до одного миллиона долларов.
В начале 1990 годов Робертс выпускает несколько «серьёзных» фильмов подряд: «В постели с врагом» о женщине, которая сбегает от избивающего её мужа; «Умереть молодым» где её героиня влюбляется в смертельно больного мужчину; «Дело о пеликанах», триллер по роману Джона Гришема с участием Дензела Вашингтона; несколько особняком стоят фильм Стивена Спилберга «Капитан Крюк» и несколько чисто развлекательных картин. Все они в той или иной степени пользовались популярностью у публики, однако успеха «Красотки» повторить не удавалось.
Зрители вновь хотели видеть «красотку» Джулию в её коронном амплуа, с её фирменной улыбкой. Однако нестабильная личная жизнь Робертс, по признанию самой актрисы, не располагала к выбору «весёлых» сценариев. Робертс снимается в небольших ролях у легендарного Роберта Олтмена, в сверхмрачной драме «Мэри Рейлли» (первый финансовый провал Джулии) Стивена Фрирза, а также в эпизодической роли у Вуди Аллена в фильме «Все говорят я тебя люблю». На этом этапе Джулия исчезает из поля зрения публики, перестав на время сниматься в кино, а пресса тут же заявляет о закате её карьеры.
Возвращение актрисы в кино оказалось более чем триумфальным. Романтическая комедия «Свадьба лучшего друга» 1997 года вновь показала зрителям Джулию такой, какой они её полюбили: ироничной комедианткой с заразительным смехом и широкой улыбкой. Фильм стал фаворитом и у критиков: ведущий киноколумнист США Роджер Эберт назвал исполнение Робертс «блестящим».
За ролью ресторанного критика Джулианн Поттер из «Свадьбы лучшего друга» последовали ещё несколько кассово успешных картин (пусть и с разной степенью благосклонности принятых критиками): наиболее прибыльными стали «Ноттинг Хилл» (1999, номинация для Робертс на «Золотой глобус», кассовые сборы в мире 363 млн долларов), «Сбежавшая невеста» (1999, кассовые сборы в мире 310 млн), «Одиннадцать друзей Оушена» (2001, сборы в мире 450 млн долларов).
Гонорары Джулии росли от фильма к фильму, и за картину «Улыбка Моны Лизы» актриса получила беспрецедентный в истории кинематографа гонорар для актрисы в размере 25 млн долларов. Это, впрочем, не мешает Робертс участвовать в небольших проектах с бюджетом гораздо меньше вышеназванной суммы (фильм «Близость» с её участием, снятый за 27 миллионов долларов, принёс более 115 млн долларов в прокате). Однако настоящим триумфом Джулии Робертс стала биографическая роль в фильме Стивена Содерберга «Эрин Брокович» (2000). Фильм, не только пользующийся большим успехом у зрителей (сборы в мире 256 млн долларов), но и приносит создателям пять номинаций на премию «Оскар», один из которых получает Джулия. Вручение ей золотой статуэтки окончательно закрепило её статус как главной кинозвезды Голливуда и всеобщей «любимицы Америки».
В настоящее время Джулия Робертс возвращается к своей актёрской карьере после длительного перерыва, связанного с рождением у неё близнецов. Ближайший её проект — драма «Война Чарли Уилсона» с участием лауреатов «Оскара» Тома Хэнкса и Филипа Сеймура Хоффмана.
Джулия Робертс выкупила права на экранизацию бестселлера Элизабет Гилберт «Есть, молиться, любить», в котором сыграла главную роль.
В 1990-е годы Джулия Робертс была известна не только благодаря своим успешным кинофильмам, но и бурной личной жизнью. В числе знаменитостей, с которыми у актрисы были романы, можно назвать Кифера Сазерленда, Мэтью Перри, Лиама Нисона, Дэниела Дэй-Льюиса, Бенджамина Брэтта. Первый брак Робертс с актёром и кантри-певцом Лайлом Ловеттом, заключённый в 1993 году, продлился менее двух лет.
4 июля 2002 года Джулия вышла замуж за кинооператора Дэниела Модера. 28 ноября 2004 года у пары родилась двойня — девочка Хэзел Патриша и мальчик Финнеас Уолтер. Роды произошли за 4 недели до срока, однако никаких осложнений не наблюдалось. 18 июня 2007 года Джулия родила мальчика весом 8,5 фунтов (3,8 кг). Мальчика назвали Генри Даниэл Модер.
Джулия с семьёй проживает в своём пентхаусе в Нью-Йорке (на Манхэттене) и на ранчо в Тахо. У неё также есть особняк в Малибу, Калифорния. Робертс владеет кинокомпанией «Om Red Films», а кроме того, активно занимается благотворительной деятельностью. В 2005 году состояние актрисы оценивалось журналом «Forbes» в 250 миллионов долларов.
Актриса и поп-певица Эмма Робертс — племянница Джулии.