Народився Юлій у Римі, був сином Рустика. 337 року, після смерті святого Папи Марка, був обраний наступником Петра.
За понтифікату Юлія І, після смерті Костянтина І Великого, у Церкві й Римській імперії відбувся поділ. Послаблення авторитету єпископа Рима та поширення на Сході аріанської єресі призвело до суперечок між єпископами. Святого Афанасія Великого, супротивник аріан, прогнали з єпископської катедри в Олександрії. Папа Юлій І написав лист до східних єпископів, нагадуючи про авторитет і першість Рима, до якого треба звертатися по розв’язання суперечок. 343 року він скликав помісний собор у Сардиці (нині Софія, Болгарія), на якому було ухвалено низку постанов про церковне управління й посилення авторитету Римського Понтифіка, виправдано святого Афанасія й надано усуненим єпископам право звертатися до Апостольського Престолу по остаточний вирок у їхніх справах.Вважають, що Юлій І видав низку постанов щодо архівів і канцелярії в Римській Церкві, започаткувавши в такий спосіб Ватиканський архів. За його правління вперше згадано служіння старшого церковного нотаріуса. Також за цього Папи поширилося святкування Різдва. Він побудував базиліку Дванадцяти апостолів і базиліку Санта-Марія-ін-Трастевере. Відійшов у вічність 352 року, його наступником став Ліберій.
Зображають святого в митрі, з храмом, книгою або сувоєм пергаменту в руках.