Происходит из древнего польского рода Талько-Гринцевичей герба Иглов с давних пор осевшего в Литве и владевшего землями в Мариампольском, в Ковенском и Трокском поветах. Родился Отец Юлиана 26 апреля 1936 в родовом имении Рукшаны от отца Доминика Талько-Гринцевич и матери Леокадии, дочери врача Адама Фишера. Вскоре умирает его отец, а 2 ноября 1864 и мать. Воспитанием сироты занялась его бабка — строгая и набожная Домицена из Дворжецких Фишер. После восстания 1863—1864 гг. имение Рукшаны было конфисковано российскими властями.
Учился в российской гимназии в Ковно, однако покинул её в шестом классе из-за усилившейся антипольской политики правительства. В 1869 Юлиан покинул Ковно и направился к дяде Болеславу Фишеру в Петербург. В Петербурге закончил частную гимназию и наследующий год, не сумев поступить в Варшавский университет, поступил в Петербургскую Медицинско-хирургическую Академию. В 1872 из-за болезни перевелся на врачебный факультет Киевского университета, который закончил в феврале 1876.
После окончания учёбы работал врачом в Звенигороде на Украине, но вскоре решил продолжить образование за границей. Побывал во многих городах Европы (Львове, Кракове, Праге, Париже, Страсбурге, Монако, Вене), параллельно изучая врачебное дело развитых государств. В Париже оказался среди первых учеников Пауля Пьера Брока — основателя современной антропологии. Посещал лекции Брока «о человеке и его культуре» и, впоследствии, очень тепло о нём отзывался. Молодой исследователь был сильнейшим образом впечатлён новой наукой и знаниями полученными в Парижской Антропологической школе.
Вернувшись в Звенигород, исправно исполнял обязанности врача. Именно в это время начались его первые научные изыскания. Печатал статьи о врачебном деле в Варшавской газете «Gazeta Lekarska», публицистические очерки в «Gazeta Warszawska», «Prawda», «Przegl?d Tygodniowy». Участвовал в археологических раскопках скифских курганов в Рыжановке (Звенигородский уезд). Именно в Звенигороде начинают многолетние исследования в области антропологии. В 1900 Талько-Гринцевич вынужденно покидает Звенигород в связи к огромными долгами, оставшимися после смерти родственников.
После отъезда посещается множество мест так называемых Кресов, начинает позиционировать себя как «кресовый» ученый. Занимался антропологическими исследованиями украинцев, полешуков, «потомков древних Ядзвингов» (Ятвягов), белорусов, литовцев, караимов и других народностей, населяющих Кресы.
Летом 1891, навещая свою двоюродную сестру Юлию из Талько-Гринцевичей-Шабуневич, познакомился с её дочерью Кристиной, на которой вскоре и женился. Супружество оказалось счастливым, об этом вспоминал с сердечной откровенностью:
Имея некоторые связи в Петербурге, Талько-Гринцевич добился своего назначения на должность врача в Троицкосавске в Забайкалье, который привлекал его с точки зрения антропологических исследований".
20 апреля 1892 Юлиан с женой покинули Литву, заехав предварительно в Варшаву. С целью завести полезные для будущего исследования знакомства, побывали Москве и Иркутске, где были получены ценные инструкции от антропологов Д. Н. Анучина, А. П. Богданова, А. Ивановского, Дм. Клеменца, которые, по утверждению самого Талько-Гринцевича, ответственны «за правильное направление моих работ в Сибири».
Во время пребывания в Сибири (1892—1908) проявлял большую активность в различных областях, врачевал, занимаясь вопросами, связанными с жизнью города, исследовал коренные народы Сибири, активно занимался археологией. С 1899 года по 1908 год работал окружным врачом в Троицкосавске. Был одним из инициаторов создания Кяхтинского краеведческого музея. Возглавлял Троицкосавско-Кяхтинского отделение РГО, открытое в Кяхте 13 июля 1894 года.
Опубликованные статьи и работы были хорошо встречены российской наукой. Географическое общество в Петербурге в 1904 наградило польского исследователя большой золотой медалью.
Весной 1902 года, Талько-Гринцевичу был предоставлен полугодичный отпуск, который он провел на родине, посещая многие центры польской учености: Краков, Варшаву и др. Возвращаясь в Сибирь, посетил Москву, где представил на суд ученой общественности работу «Материалы к антропологии народов Средней Азии», касающуюся бурятов, монголов и тунгусов, за что получил денежную премию и золотую медаль имени Расцветова от Московского общества любителей природы, антропологии и этнографии.
В Сибирь учуный вернулся не в лучшем настроении, от посещения родины жить вдалеке от неё стало ещё труднее. К тому же условия резко ухудшились после начала русско-японской войны. Последние годы пребывания в Сибири омрачились достаточно серьёзной болезнью. В конце мая 1908 г. после 16 лет пребывания на чужбине Талько-Гринцевич покинул Троицкосавск.
Ещё живя в Сибири, Талько-Гринцевич неоднократно получал письма от друзей, которые обещали выхлопотать для него место декана кафедры антропологии в Ягеллонском университете. Кафедра была открыта 12 августа 1908 года стараниями историка и этнолога Карла Подканского, поддержку также оказали Тадеуш Брович, Наполеон Цибульский, Генрих Фердинанд Гойер, Эдвард Янчевский, Владислав Натансон, профессор Людвиг Цвиклинский и Витольд Корытовский. Так Талько-Гринцевич начал преподавательскую деятельность, к которой, по его словам, был совершенно не готов (за 16 лет жизни вдали от родины он уже стал забывать польский язык).
Ученый не оставлял и исследовательскую деятельность. В 1910—1914 гг. он собрал обширный материал, касающийся гуралов Подгалья, посвящая этой этнической группе ценные научные труды. Также занимался изучением исторической Литвы, особенно околиц Лиды. Совместно с этнографом и археологом Вандалином Шукевичем исследовали кладбище в местности Ланкишки, представляющее «этнографическую границы народности литовской и белорусской».
Война застала супругов в Петербурге. Границы были закрыты и в австрийский Краков пути не было. При помощи бурятской общественности, которая хорошо знала Талько-Гринцевича, он возглавил Бурятский петроградский лазарет (1915—1917 гг.). Когда были организованы Польские высшие курсы, приступил к преподаванию общей антропологии.
28 июля 1917 года супруги перебираются в Киев, где было много поляков. 12 октября 1917 года в Киеве был открыт Польский Университетский Колледж, профессор Талько-Гринцевич выступил с рефератом «Киев и польская культура». В новом учебном заведении преподавал антропологию и анатомию. Ночью 26 марта 1918 года им с женой удалось покинуть Киев и добраться до Кракова.
После возвращения в Краков, вернулся к преподаванию в Ягеллонском университете. Активно занимался наукой 3 июня 1918 прочитал обширный отчёт «О трепанированных черепах XIV—XVI вв. в захоронениях в Ланкишках под Начей на Литве». Организовал факультет Антропологии в Университете Стефана Батория в Вильно, однако вскоре выеужден был покинуть Вильно. Уже на пенсии ему было присвоено звание почетного профессора. Исследовал «антропологически восточных белорусов Вязинской гмины в Вилейском повете». Занимался также гуралами, кашубами, татарами, жителями Кракова. В 1927 была издана работа «Современные краковьяки. Антропологические изучения […]» пренесшая Талько-Гринцевичу награду президента Кракова Кароля Ролле.
В последние годы жизни силы профессора пошли на убыль. Юлиан Талько-Гринцевич умер 26 апреля 1936 года, похоронен на Раковецком кладбище. Его жена Кристина Анна Ирена из Шабуневичей Талько-Гринцевич умерла 17 января 1939 в возрасте 76 лет, похоронена рядом с мужем.