В 1959 г. окончил математико-механический факультет Уральского университета по специальности «математика». С 1959 по 1961 г. учился в аспирантуре на кафедре теории функций УрГУ под руководством С. Б. Стечкина, с 1961 по 1964 г. работал ассистентом. С 1964 г. основное место работы Ю. Н. Субботина — Институт математики и механики УрО РАН.
В настоящее время является заведующим отделом теории приближения функций в этом институте. Начиная с 1967 г. с небольшими перерывами работает на математико-механическом факультете УрГУ в должности ассистента, старшего преподавателя, доцента, профессора. Доктор физико-математических наук (1974), профессор (1991), член-корреспондент РАН (2000).
Ю. Н. Субботин — известный специалист по теории функций и вычислительной математике, один из создателей и руководителей уральской школы по теории сплайнов. Им получены глубокие результаты по сплайнам и их приложениям к задачам о поперечниках функциональных классов, о приближении классов функций классами более гладких функций, об экстремальной функциональной интерполяции и интерполяции в среднем, по теоретическим и прикладным аспектам метода конечных элементов. В последние годы Ю. Н. Субботин активно занимается исследованиями по теории базисов всплесков в различных функциональных пространствах. Им опубликовано около 85 научных работ, в том числе 2 книги (с соавторами) и более 25 научно-популярных статей.
На математико-механическом факультете Ю. Н. Субботин читает общие и специальные курсы «Теория функций комплексного переменного», «Метод конечных и граничных элементов», «Математическое моделирование». Его лекции отличаются высоким научным уровнем и новизной, выводят студентов на современный уровень математики. Он подготовил 11 кандидатов наук; один из его учеников защитил докторскую диссертацию.
Ю. Н. Субботин — член объединенного ученого совета по математике УрО РАН.