Родилась в Минске, Белорусская ССР, СССР. В 2000 году поступила в Театральное училище имени Б. Щукина (курс Евгения Князева). Впервые обратила на себя внимание как критиков, так и театральной публики будучи студенткой 4-го курса Щукинского училища после воплощения на сцене образа Ани в спектакле Эймунтаса Някрошюса "Вишневый сад" по А.П. Чехову. То, что Юлия Марченко оказалась замеченной на звёздном фоне Евгения Миронова, Людмилы Максаковой, Алексея Петренко - несомненная удача молодой актрисы. В 2004 году, по окончании Щукинского училища, была принята в Российский Академический театр драмы имени А.С. Пушкина (Александринский театр). С 2020 года - актриса БДТ имени Товстоногова.