Julie Delpy nasceu em Paris, França, em 1969, filha de Albert Delpy e Marie Pillet, ambos atores.
Ela foi apresentada pela primeira vez em Jean-Luc Godard's Detective (1985) aos quatorze anos. Ela estrelou em muitas produções americanas e europeias desde então, incluindo The Three Musketeers da Disney (1993), Killing Zoe (1993), Three Colors: White (1994) e a série "Before", ao lado de Ethan Hawke: Before Sunrise (1995 ), Before Sunset (2004) e Before Midnight (2013).
Formou-se na escola de cinema da NYU e escreveu e dirigiu o curta Blah Blah Blah (1995), exibido no Festival de Cinema de Sundance. Ela é residente de Los Angeles.
