Полное имя актрисы — Джулия Фиона Робертс [Julia Fiona Roberts]. Джулия — младшая сестра Эрика Робертса. Отец Джулии — Уолтер Грэйди Робертс — был продавцом водяных матрасов, а также актёром и писателем с ирландскими, шотландскими, валлийскими и английскими корнями. Мать Джулии — Бетти Лу Робертс [Бредемас] — работала секретарём в церковном приходе и была актрисой, родилась в Миннеаполисе в 1934 году и имела шведское происхождение. Родители Джулии на момент её появления в семье находились в тяжёлом финансовом положении. Отец владел маленькой актёрской школой для детей в Декатуре [штат Джорджия], которую посещали дети Мартина Лютера Кинга, и когда миссис Робертс родила дочь Джули, Кинг в знак благодарности за внимание к своим детям оплатил больничный счёт.

В 1971 году, когда Джули исполнилось 4 года, Бетти Лу Робертс подала на развод. С 13 лет Джули Робертс работала официанткой в пиццерии, посещала Начальную школу Фитцхью Ли, среднюю школу Гриффина и колледж Кэмпбелл в Смирне. Несколько раз она принимала участие в местном конкурсе красоты, однако дальше финала никогда не проходила. В школьные годы она настолько впечатлилась актёрскими успехами старшего брата, что начала участвовать в местных любительских постановках.
После окончания колледжа в Смирне Джулия поступила в Университет штата Джорджия и решила переехать в Нью-Йорк к сестре, чтобы попробовать себя в кино. В Нью-Йорке она подписала контракт с модельным агентством "Click" и начала посещать курсы актёрского искусства.

В Нью-Йорке Робертс, помимо уроков актёрства, занималась тренировкой своего произношения: южный акцент никогда не приветствовался в кино. Но вскоре она забросила посещения актёрского курса, потому что не находила его достаточно эффективным. Робертс стала первой в истории кино актрисой, получившей за роль 20.000.000$ [за фильм "Эрин Брокович"].