Juliusz pochodził z Rzymu, był synem Rustyka (Rustykusa). Wstąpił na tron Piotrowy 6 lutego 337 r.
W tym czasie zakończyła się jedność cesarstwa i jedność polityki wobec Papieża. Nastąpił podział cesarstwa i podział Kościoła na wschodni i zachodni. Kościół zachodni popierał nicejskie wyznanie wiary, a Kościół wschodni – wyznanie ariańskie. Między innymi na tym tle doszło do zatargu między biskupami.
Juliusz I przypomniał biskupom Wschodu o autorytecie
i prymacie stolicy rzymskiej, do której należało się zwracać o rozstrzygnięcie sporów. Chciał w ten sposób łagodzić narastające konflikty. W 343 r. zwołał synod ekumeniczny w Sadyce (dzisiejsza Sofia). Synod ten ogłosił szereg praw odnoszących się do zwierzchniej władzy biskupa rzymskiego.
Juliuszowi I wydał dekret o archiwum i kancelarii
w Kościele rzymskim, na wzór ówczesnego cesarstwa,
co zapoczątkowało Archiwum Watykańskie.
Po raz pierwszy za pontyfikatu Juliusza I wspomina
się o urzędzie starszego notariusza Kościoła.
Papież Juliusz I zbudował dwa kościoły: bazylikę Dwunastu Apostołów, która jest kościołem stacyjnym, oraz bazylikę Santa Maria in Trastevere, czyli Najświętszej Maryi Panny na Zatybrzu, która była kościołem tytularnym trzech polskich kardynałów: w XVI w. Stanisława Hozjusza, który jest w nim pochowany, a w czasach współczesnych Stefana Wyszyńskiego i Józefa Glempa, jak również salę przyjęć
w pałacu laterańskim.
Papież Juliusz I zmarł w Rzymie 12 kwietnia 352 r.,
a jego doczesne szczątki od 790 roku można zobaczyć razem z relikwiami św. Kaliksta I w bazylice Najświętszej Maryi Panny na Zatybrzu.
