Однако Юлия недолго проучилась в университете, так как вскоре увлеклась сценой и стала студенткой Московской филармонии. По окончании института в 1922 году Юлия была приглашена в труппу Московского Камерного театра и выбрала себе для актёрской деятельности звучный псевдоним Солнцева. Впрочем, поработать на сцене ей не удалось, и причиной тому стал кинематограф.
Начинающую актрису пригласили на пробы на роль служанки в картину «Аэлита» Якова Протазанова, в которой главную роль должна была сыграть Елена Гоголева. Протазанов изменил своё решение и отдал главную роль Юлии Солнцевой. Молодая актриса покорила зрителей, а фильм стал классикой мирового и советского немого кино. После этого предложения о съёмках последовали одно за другим: «Папиросница от Моссельпрома», «Глаза, которые видели», «Буря», «Леон Кутюрье», «Земля», «Джимми Хиггинс», «Две женщины». Немало приглашений поступало и из заграницы, однако от них актриса категорически отказывалась.
С режиссёром Александром Довженко Юлия познакомилась в 1928 году во время съёмок киноленты «Джимми Хиггинс». Юлия Солнцева стала не просто верной женой, но и соратником знаменитого советского режиссёра. Она увлеклась искусством режиссуры и поначалу в качестве ассистента режиссёра работала на «Мосфильме» и Киевской киностудии, принимала участие в создании кинолент мужа «Мичурин», «Щорс». С начала 50-х годов она стала сама снимать кино, после смерти мужа поставила ряд фильмов по его сценариям.
Юлия Солнцева скончалась 20 октября 1989 года.
