両親はヴォードヴィルの歌と踊りのチームでラジオ番組を持っていた。幼い頃のジュリーもその番組に出演しており、3歳の時にはマレーネ・ディートリヒのヒット曲「フォーリング・イン・ラヴ・アゲイン」を披露している。1941年、ロサンゼルスに移住するとともに、15歳でエレベーターガールとして就職する。まもなく、俳優のエージェントをしていたスー・キャロル（故アラン・ラッド夫人）にその美貌を評価され、芸能界にスカウトされる。1944年、『ジャングルの妖女』で映画女優としてデビュー。『赤い家』『愛と血の大地』『機動部隊』などの映画にワーナーニューフェイスとして出演したが、女優としては幸運に恵まれない下積み時代を過ごした。 1947年に役者のジャック・ウェッブ（Jack Webb）と結婚し、徐々に主婦業に集中する。二人の娘を出産。1953年に離婚。ボビー・トゥループ（Bobby Troup）の勧めで芸能界へ復帰。歌手に転向し、ナイトクラブで歌うようになる。ジャズピアニストで「ルート66（Route 66）」の作曲家としても有名なトゥループの指導を受け、本格的なジャズシンガーとしてのキャリアをスタートさせた。1955年、ファーストアルバム『Julie Is Her Name（邦題：彼女の名はジュリー）』を録音。同アルバム内からシングル・カットされた『クライ・ミー・ア・リバー（Cry Me a River）』がヒットして一躍人気歌手となり、同時に映画活動も再開。『女はそれを我慢できない』『西部の人』などに出演するなど、一躍スターとなる。歌手としては主にスタンダード・ナンバーを数多く歌い、レコードを発表している。また、『You'd Be So Nice To Come Home To（帰ってくれれば嬉しいわ）』は、日本ではヘレン・メリルの歌唱がよく知られているが、アメリカではジュリー・ロンドン版もヒットした。1959年12月31日、トゥループと結婚し、トゥループのプロデュースでアルバムもリリースした。1964年5月28日にはボビー・トゥループ楽団とともに来日も果たし、その時の様子は特別番組『The Julie London Show』（TBS）として録画されている。その後はテレビドラマ『エマージェンシー!』などでテレビや映画に出演しているものの、歌手としての一線は退いている。1995年に脳卒中で倒れてから体調を崩すようになる。2000年10月18日、カリフォルニア州エンシノにある病院で、心臓病のため74歳で死去。アメリカ、イギリス、日本の各報道機関がジュリーの死を報じた。ジュリーがかなりのアルコール好きだったことが死因に関係しているとされる。人気の理由として、その美貌と共にハスキーボイスが挙げられる。ジュリーの声は「スモーキー・ヴォイス」とも呼ばれていた。ハリウッド・ウォーク・オブ・フェームの「7000 Hollywood Blvd.」（レコード分野）には、ジュリーの星がある。
