Родилась 28 марта 1981 года в Нью-Йорке. Ее отец работал школьным учителем, мать была гончаром. С раннего детства Джулия брала уроки современного танца, а чуть позже начала увлекаться Шекспиром и театром. В возрасте одиннадцати лет она уже дебютировала на сцене одного из внебродвейских театров. Постепенно стала развиваться театральная карьера Джулии. Параллельно с работой в театре, актриса начала сниматься в рекламных роликах.
Дебютом в кино для Джулии могла стать одна из ключевых ролей в фильме «Интервью с вампиром» с Брэдом Питтом и Томом Крузом в главных ролях, однако в последний момент продюсеры предпочли другую актрису. В итоге впервые на большом экране Стайлз появилась в ленте «Я люблю тебя, я тебя не люблю» в 1996 году. Позднее появились такие картины с ее участием, как «Собственность дьявола», «Разбитые сердца», «Грех» и «Пробуждение». Но настоящая широкая популярность пришла к Стайлз после выхода молодежной романтической комедии «10 причин моей ненависти», где ее партнером по съемочной площадке стал Хит Леджер. Картина имела успех среди критиков и зрителей и ввела актрису в различные рейтинги перспективных звезд. При этом, работу в кино Джулия совмещала с изучением английской литературы в Колумбийском университете.
В 2000 году Стайлз отметилась сразу же в трех фильмах, ими стали молодежная мелодрама «Только ты и я», драма «Гамлет» и лента «Жизнь за кадром». Другими заметными работами этого периода были фильмы «За мной последний танец» и «О». Роль Стайлз в блокбастере «Идентификация Борна» (с Мэттом Дэймоном в главной роли) принесла актрисе новую популярность. В последующие годы вышли продолжения этого шпионского триллера: «Превосходство Борна» и «Ультиматум Борна». С тех пор количество предлагаемых Стайлз ролей существенно возросло, и Джулия снялась в целом ряде фильмов, среди которых «Мальчишник», «Каролина», «Улыбка Мона Лизы», «Принц и я», «Прогулка на небеса» и «Омен». Кроме того, актриса сыграла в криминальном телесериале «Правосудие Декстера», который имел высокие рейтинги и снискал интерес многих зрителей, а саму Стайлз за ее роль номинировали на премию «Золотой глобус». Среди последних работ Джулии можно отметить картины «Мой парень – псих», «Это катастрофа» и «Звезды в короткометражках».
