Julie Walters ne se destinait pas initialement au métier d'actrice. En effet, ce n'est que vers l'âge de dix-huit ans que son petit ami de l'époque lui conseille de s'essayer à la comédie, alors qu'elle faisait des études d'infirmière. Elle s'inscrit rapidement à l'Université de Manchester dans des cours de comédie. Au milieu des années 70, elle rejoint la Everyman Theatre Company de Liverpool, où elle fait la rencontre d'acteurs tels que Bill Nighy, Pete Postlethwaite, ou bien encore Jonathan Pryce. A partir de 1978 elle se met à travailler avec l'actrice Victoria Wood, aussi bien au théâtre qu'à la télévision. Les deux actrices continueront à travailler ensemble durant de longues années.
En 1984, Julie Walters se retrouve en tête d'affiche du film l'Education de Rita. Ce film lui rapporte la notoriété, un B.A.F.T.A. et un Golden Globe (ainsi qu'une nomination aux Oscars).
Si les années 80 et 90 sont prospères, il faudra attendre 1999 pour que Julie Walters se retrouve de nouveau véritablement encensée par la critique et le public. Tout d'abord, elle est faite Officier de l'Ordre de l'Empire Britannique, en 1999. Puis, en 2000 sort Billy Elliot, qui lui apportera sa deuxième nomination aux Oscars, et surtout une nouvelle victoire aux B.A.F.T.A. En 2001, elle gagne le Laurence Olivier Award pour sa prestation dans la pièce de théâtre All My Sons. L'année suivante, 2002, elle remporte de nouveau un B.A.F.T.A., qui seront suivis de deux autres en 2003 et 2004. Ainsi, quatre années d'affilé, Julie Walters se verra attribuer la plus haute récompense britannique.
2001 est aussi l'année où elle est engagé pour jouer dans Harry Potter à l'école des sorciers et dans ses suites, la faisant ainsi connaître du jeune public.
En 2008, elle est faite Commandeur de l'Ordre de l'Empire Britannique.