Dietze je dcera německého umělce, ilustrátora a malíře Mathiase Dietze. Její matka pochází z Marseille. Julia vyrůstala se svými dvěmi mladšími sestrami v Mnichově. Své první filmové zážitky si odnesla z natáčení Soloalbum od Gregora Schitzlera, Fickende Fische od Almuta Getto a Was nütz liebe in Gedanken od Achima von Borries a v TV seriálech (filmech) jako Ghetto kids, Echte männer? a Die Stimmen.

Její první hlavní role byla ve filmu Mädchen nr.1, režírovaném Stefanem Holtzem.

V únoru 2009 dostala Julia Dietze hlavní roli ve sci-fi, komediálním filmu Iron sky režírovaném Finem Timem Vuorensola. Film měl premiéru v únoru roku 2012.