В 2007 году из послужного списка Чавеса убрали бой от 29 марта 1982 против Хосе Бенджамина Медины, который Чавес выиграл нокаутом в 6-м раунде.
Дебютировал в феврале 1980 года. Первые 4 года в основном выступал в Мексике.
В сентябре 1984 года в бою за вакантный титул WBC во 2-м полулегком весе встретился с Марио Мартинесом. Чавес победит техническим нокаутом в 8-м раунде.
С 1985 по 1987 годы Чавес успешно защитил свой пояс, победив следующих бойцов — Рубена Кастилло, Роджера Мейвезера, Дуайта Пратчетта, Фаустино Мартиреса Барриоса, Рефуджио Рохаса, Рокки Локриджа, Хуана Ла Порте, Франциско Томаса Да Круса и Данило Кабреро.
В 1987 году Чавес перешёл в легкий вес. В ноябре 1987 года он в 11-м раунде нокаутировал чемпиона мира в легком весе по версии WBA Эдвина Росарио.
В 1988 году он успешно защитил звание чемпиона мира, победив Родольфо Агуилара и чемпиона по версии WBC Хосе Луиса Рамиреса.
В 1989 году он перешёл в 1-й полусредний вес и завоевал титул чемпиона, победив во 2-й раз Роджера Мейвезера, а затем успешно его защитил, победив Сэмми Фуэнтеса и непобежденного Алберто Де Лас Мерседеса Кортеса.
В марте 1990 года состоялся бой двух непобежденных чемпионов в 1-м полусреднем весе — чемпиона по версии WBA Хулио Сесара Чавеса и чемпиона мира по версии IBF Мелдрика Тейлора. Тейлор уверенно доминировал на ринге, выигрывая за счет джеба и работы ног. В конце 12-го раунда Чавес зажал противника в углу и правым хуком отправил его в нокдаун. Тейлор встал на счет 5, но на вопрос рефери Ричарда Стила о готовности продолжать бой не дал ответа. Рефери остановил бой. Комментаторы HBO кричали: «Невероятно!» (unbelieveble). Решение было скандальным. Бой был признан «боем года» по версии журнала «Ринг».
Публика навсегда запомнила это решение рефери Ричарда Стила. С тех пор каждый раз когда ринганнонсер представляет перед боем Ричарда Стила это сопровождается гулом недовольного зала.
В декабре 1990 года Чавес вышел на ринг против представителя Южной Кореи Кьюнга Дюка Ана. В начале 2-го раунда Чавес правым кроссом попал в голову Ана, и тот упал. Кореец встал на счет 6. Чавес принялся добивать противника. В середине 2-го раунда Чавес пробил левым хуком в печень, потом выбросил несколько хуков в голову и повторил левый удар в печень. Ан согнулся у канатов. Чавес провел левый хук в голову, и кореец упал на канвас. Ан встал на счет 4. Чавес вновь бросился добивать. Ан попытался форсировать события, и полез в размен, в котором ему досталось больше. В конце 3-го раунда Чавес провел левый хук в печень, а затем добавил двойку в голову. Ан вновь оказался в нокдауне. Он встал на счет 4. На вопрос рефери о готовности продолжать поединок кореец отрицательно покачал головой. Рефери прекратил бой.
С 1991 по 1992 годы Чавес успешно защитил звание чемпиона мира, победив Джона Дюплессиса, Лонни Смита, Анхеля Эрнандеса, Фрэнки Митчелла и Эктора Камачо.
В феврале 1993 года Чавес встретился в Мексике с американцем Грегом Хогеном. Хоген перед боем заявил, что Чавес создал свой внушительный послужной список за счет того, что избивал в Тихуане мексиканских таксистов. В начале 1-го раунда Чавес правым крюком послал американца в нокдаун. Хоген сразу же встал и бой продолжился. Мексиканец доминировал в бою, выбрасывая большое количество пришедших в цель ударов. В 5-м раунде Чавес обрушил град ударов на противника. Хоген упал, и встал на счет 8. Чавес бросился его добивать. И после того как Хоген пропустил несколько значительных ударов рефери остановил бой. На бою присутствовало 132247 зрителей, что является рекордом для боксерских поединков.
В мае 1993 года он нокаутировал Теренса Али.
В сентябре 1993 года Хулио Сесаром Чавес поднялся в полусредний вес и встретился с чемпионом в этом весе по версии WBC Пернеллом Уитакером. Уитакер доминировал в бою за счет скорости. Чавес никак не мог в него попасть. Тем не менее судьи большинством голосов объявили ничью. Решение было скандальным.
В декабре 1993 года Чавес победил Энди Холлигана.
В январе 1994 года Чавес встретился Фрэнки Рэнделлом. Рэнделл имел небольшое преимущество. В 7-м и 11-м раундах с Чавес за нарушения сняли очки. В конце 11-го раунда правым кроссом Рэнделл отправил Чавеса в 1-й нокдаун в его карьере. По окончании боя судьи раздельным решением объявили победу Рэнделла. Таким образом рекорд всех боксеров по непобежденности составил 89 побед и 1 ничья — такой послужной список имел Чавес накануне встречи с Рэнделлом.
В мае 1994 года Чавес взял неубедительный реванш у Фрэнки Рэнделла.
В сентябре 1994 года он встретился во 2-й раз с Мелдриком Тейлором. В течение боя с Тейлора были сняты 2 очка за нарушения. В 8-м раунде Чавес попал левым хуком в челюсть Тейлора. Тейлора зашатало и он, попятившись назад, упал. Он встал на счет 4. Чавес бросился его добивать. Тейлор не отвечал на удары. Рефери остановил бой. Тейлор посчитал, что остановка была преждевременной.
С 1994 по 1996 годы Чавес успешно защитил звание чемпиона мира, победив Тони Лопеса, Джованни Паризи и Дэвида Камау.
В июне 1996 года Чавеса нокаутировал Оскар Де Ла Хойя.
В марте 1998 года состоялся поединок за вакантный пояс WBC между Хулио Сесаром Чавесом и Мигелем Анхелем Гонсалесом. Бой был близким. Комментаторы телеканала Showtime огласили следующий оценки — Ферди Пачеко поставил 115—113 в пользу Гонсалеса, а бывший чемпион в полутяжелом весе Бобби Чез — 114—114. Раздельным судейским решением была зафиксирована ничья. После оглашения вердикта, зрители, болевшие за Чавеса, забросали ринг мусором.
В сентябре 1998 года Чавес во 2-й раз встретился Оскаром Де Ла Хойей. На этот раз бой проходил в полусреднем весе и титулом чемпиона мира по версии WBC владел американец. Де Ла Хойя нокаутировал мексиканца в 8-м раунде. После этого боя Чавес вновь спустился в 1-й полусредний вес.
В июле 2000 года Чавес вновь вышел на титульный бой против чемпиона мира в 1-м полусреднем весе по версии WBC Константина Цзю. В начале 6-го раунда Чавес ударил Цзю в пах. Рефери снял с мексиканца очко. Сразу же после продолжения боя Цзю двойкой попал в голову Чавесу и тот оказался на полу. Мексиканец встал на счет 7. Бой продолжился. Цзю сразу же набросился на Чавеса. Чавес начал сам атаковать. В размене Цзю преуспел больше — значительная часть его ударов пришлась в цель. Цзю зажал Чавеса у канатов и начал добивать. Угол Чавеса вмешался, и рефери остановил бой. Команда Цзю, не дожидаясь официального объявления результата, ушла с ринга, опасаясь болевшего за Чавеса зала.
В сентябре 2005 года Чавес провел последний бой и после этого ушёл из бокса.