Julia Fiona Roberts 1967. október 28-án született egy Smyrna nevű kisvárosban, Georgia államban. Állatorvosnak készült, később mégis újságírónak tanult, ám bátyja, Eric Roberts sikerein felbuzdulva úgy döntött, hogy megpróbálkozik a színészettel.
Első alakítását a Crime Story (1987) című sorozatban láthattuk, melyet további televíziós szériák követtek 1990-ben játszott az Acélmagnóliák (1990) című filmben, alakításáért Oscar-díjra jelölték a legjobb női mellékszereplő kategóriában. Karrierjében az átütő sikereket végül a Richard Gere nevével fémjelzett Micsoda nő (1990) hozta el. A filmben alakított prostituált szerepéért a legjobb női főszereplőnek járó Oscar-díjra jelölték.
Az 1996-os esztendőben epizódszerepet kapott a Jóbarátok (1996) című sorozatban is, illetve szerepelt A gonosz csábítása (1996) című horrorban. A ’97-es év is két sikerprodukciót tartogatott a színésznő számára, szerepet kapott ugyanis Rupert Everett, Cameron Diaz és Dermot Mulroney oldalán az Álljon meg a nászmenet!(1997) című romantikus vígjátékban, és leszerződött az Összeesküvés-elmélet (1997) című akciófilmre is, melynek főszerepében Mel Gibsont láthattuk. 1998-ban az Édesek és mostohák (1998) című alkotásban Susan Sarandon és Ed Harris mellett játszott főszerepet, a következő évben pedig Hugh Grant oldalán tűnt fel a Sztárom a páromban (1999).
A karrierjének újabb fordulópontja 2000-ben érkezett el, hiszen az Erin Brockovich, zűrös természet (2000) című filmben nyújtott alakításáért elnyerte az Oscar-díjat, és 20 millió dolláros szerződésével a legjobban kereső színésznő is lett.
Bár újabb rangos díjat nem nyert, a következő években is a legjobb rendezőkkel és színészekkel forgathatott. Volt alkalma együtt játszani George Clooney-val és Brad Pitt-tel az Oceans eleven - Tripla vagy semmiben (2000), de Clive Owen, Natalie Portman és Jude Law mellett szerepet kapott a Közelebb (2004) című filmben is. Az utóbbi években számos jelölés gyűjtött be az olyan sikerfilmekben nyújtott alakításával, mint a Charlie Wilson háborúja, a Kettős játék (2009) vagy az Augusztus Oklahomában (2013). Azóta is számos filmben szerepelt, többek között az Igaz szívvel, a Szemekbe zárt titkok, az Anyák napja, Az igazi csoda, a Fahrenheit 11/9, a The Prom - A végzős bál címűekben. Legutóbb a Beugró a Paradicsomba című produkcióban láthattuk.

Több sikertelen kapcsolat után 2002-ben hozzáment Daniel Moder operatőrhöz, akivel azóta is boldog házasságban élnek három gyerekükkel, Hazel-lel, Phinneaus-szal és Harry-vel.