Julie Depardieu entreprend des études de philosophie, avant de faire ses débuts dans un téléfilm de Josée Dayan en 1991. Après plusieurs stages dans le milieu du cinéma, elle tourne en 1994 avec son père dans
Le Colonel Chabert.
En 1998, elle s'essaie à la chanson en enregistrant un duo avec Marc Lavoine. La même année, Danièle Dubroux lui offre son premier grand rôle dans
L’examen De Minuit. Elle poursuit sa carrière au théâtre avant de retrouver les plateaux de cinéma pour
Bienvenue Au Gîte en 2003. L'année d'après, elle retrouve Danièle Dubroux pour
Eros Therapie et bien sûr Yann Moix pour
Podium dans lequel elle interprète la femme de Benoît Poelvoorde. 2004 est une année productive pour elle puisqu'elle tourne dans
Un Long Dimanche De Fiançailles de Jean-Pierre Jeunet et
La Petite Lili de Claude Miller pour lequel elle reçoit les Césars de la Meilleure Actrice dans un second rôle et du Meilleur Espoir féminin.
En 2005,
Julie Depardieu tourne dans
L'Oeil De L'Autre de John Lvoff et dans
Un Fil à La Patte de Michel Deville. En 2006, elle est à l'affiche de
Toi Et Moi,
Le Passager,
Essaye-moi,
Qui M'Aime Me Suive,
Poltergay et
La Faute à Fidel de Julie Gavras.
En 2007, on la retrouve dans
Les Témoins d'André Téchiné et dans
Un Secret de Claude Miller. Elle obtient le César de la meilleur actrice dans un second rôle pour le film
Un Secret. Elle tourne ensuite sous la houlette d'André Téchiné dans
Les Témoins puis de Bruno Podalydès dans
Bancs Publics (versailles Rive Droite). A l'été 2009, elle est à l'affiche de la série destinée à France 2
Elles Et Moi. Année plutôt chargée pour l'actrice qui enchaîne avec
Le Bal Des Actrices de Maiwenn,
Je Suis Un No Man'S Land de Thierry Jousse et
Pièce Montée de Denys Granier-deferre. L'année suivante,
Julie Depardieu s'entiche des comédies sentimentales avec
Le Mariage à Trois,
Libre échange et
L'Art D'Aimer.
En 2011, la comédienne rejoint le casting du drame sociel de Eric Guirado,
Possessions.