Seu pai vendia aspiradores de pó de porta em porta e sua mãe era secretária de paróquia. Julio cresceu vendo seus pais envolvidos também em atividades teatrais. Gente de teatro frequentava sua casa. Quando tinha apenas quatro anos, seus pais se separaram e aos nove perdeu o pai vítima de câncer. É irmã do também ator Eric Roberts.
Julio terminou seu noivado com o também ator Kiefer Sutherland na década de noventa, o que baixou sua auto-estima e o seu apego ao trabalho por um longo período.
Em 2004, Julia anunciou que estava grávida de gêmeos e deu à luz Hazel Patricia e Phinnaeus Walter, no dia 28 de novembro do mesmo ano. Por causa dos filhos, Julia disse que iria abandonar a carreira. Não cumpriu a promessa, pois estreou na Broadway em 2006 com a peça Three Days Rain. Esta foi sua primeira atuação no grande palco de Nova Iorque, e seu trabalho foi bem recebido pelos críticos. Além disso, Julia trabalhou em uma nova produção, o filme Charlie Wilson's War, onde atua com Tom Hanks, que estreou no ano de 2007. No dia 18 de junho de 2007, Julia deu à luz seu terceiro filho, Henry Daniel Moder. Irmã do diretor e famoso ator Eric Roberts e tia da atriz e cantora teen Emma Roberts. Também é embaixadora da marca de cosméticos Lancôme.