Julie Delpy baigne très tôt dans l'univers du cinéma. A sept ans, elle est figurante dans "Guerres Civiles en France" de Joël Fargues.

Elle se fait remarquer, à l'âge de 14 ans, dans "Détective" de Jean-Luc Godard. Elle tourne ensuite dans "Mauvais Sang" de Leos Carax. En 1987, elle joue dans "La Passion Béatrice", de Bertrand Tavernier, film qui la révèle.
Actrice dans différentes productions européennes telles que "Europa Europa", "The Voyager" et "Trois couleurs-Blanc".

Elle tourne également dans plusieurs films américains indépendants dont "Before Sunrise" aux côtés de Ethan Hawke.
En 1995, elle réalise le court métrage, "Blah Blah blash", puis signe, onze ans plus tard, son premier long métrage, intitulé "Bathory".