Née le 21 décembre 1969 à Paris, Julie Delpy est la fille des comédiens de théâtre Albert Delpy et Marie Pillet, qui la plongent dès l'enfance dans le monde de l'art et du spectacle. Repérée très jeune, elle débute au cinéma à seize ans dans Détective de Jean-Luc Godard en 1985, avant d'enchaîner avec Mauvais Sang de Leos Carax puis La Passion Béatrice de Bertrand Tavernier, qui la révèle comme l'une des grandes actrices de sa génération. Elle poursuit sa formation à la Tisch School of the Arts de l'université de New York et à l'Actors Studio, tout en menant une carrière internationale entre la France et les États-Unis, notamment aux côtés d'Ethan Hawke dans la trilogie Before Sunrise, Before Sunset et Before Midnight de Richard Linklater. Elle passe à la réalisation en 2002 avec Looking for Jimmy, tourné à petit budget à Los Angeles, avant de connaître un vrai succès critique avec 2 Days in Paris en 2007, qu'elle écrit, réalise, produit et interprète. Elle enchaîne avec La Comtesse en 2009, drame en costumes présenté à la Berlinale, 2 Days in New York en 2012, puis Le Skylab en 2011 et Lolo en 2015, comédie réunissant Dany Boon. En 2019, elle tourne en Allemagne My Zoe avec Daniel Brühl et Gemma Arterton, puis crée la série On the Verge pour Canal+ et Netflix en 2021, avant de revenir au long métrage avec Les Barbares en 2024, présenté au festival de Toronto.
Julie Delpy revendique l'influence du cinéma d'auteur européen, notamment celui d'Ingmar Bergman, découvert dès l'enfance grâce à sa cinéphilie familiale. Son travail avec des cinéastes exigeants comme Jean-Luc Godard, Agnieszka Holland, Krzysztof Kieślowski ou Volker Schlöndorff, en tant qu'actrice, a nourri sa compréhension intime de la mise en scène avant même qu'elle ne passe elle-même à la réalisation. Sa collaboration de longue date avec Richard Linklater sur la trilogie Before, où elle coécrit les dialogues aux côtés d'Ethan Hawke, a également façonné son goût pour les récits intimistes portés par la parole et le dialogue naturaliste. La comédie américaine indépendante, incarnée par des cinéastes comme Woody Allen, transparaît dans son humour new-yorkais teinté d'autodérision, visible dans la série 2 Days in Paris/2 Days in New York.
Le cinéma de Julie Delpy se caractérise par un humour vif et autodérisoire, souvent nourri de sa propre expérience de Française expatriée aux États-Unis, comme dans 2 Days in Paris et sa suite. Elle privilégie les dialogues rapides et l'improvisation légère, dans une veine proche de la comédie de mœurs, tout en sachant explorer des registres plus sombres, comme le thriller psychologique de La Comtesse ou le drame intime de My Zoe. Sa mise en scène reste concentrée sur les acteurs et les échanges verbaux, avec une économie de moyens qui lui permet de conserver son indépendance créative. Elle n'hésite pas non plus à mêler les genres, comme dans Les Barbares, comédie sociale sur l'accueil de réfugiés dans un petit village breton, où elle conjugue satire politique et tendresse pour ses personnages.
Julie Delpy a été nommée à deux reprises à l'Oscar du meilleur scénario adapté, pour Before Sunset en 2005 et Before Midnight en 2014, deux films coécrits avec Richard Linklater et Ethan Hawke. Before Midnight lui vaut également une nomination aux Golden Globes et aux Spirit Awards de la meilleure actrice. En tant que réalisatrice, elle remporte le prix de la mise en scène au Festival de Saint-Sébastien en 2011 pour Le Skylab.
Ethan Hawke et Richard Linklater forment le duo le plus emblématique de sa carrière, à travers la trilogie Before qui s'étend sur près de vingt ans. Elle retrouve également Dany Boon pour Lolo et Daniel Brühl pour My Zoe, ainsi que Chris Rock dans 2 Days in New York.
La condition de la femme expatriée, tiraillée entre deux cultures, irrigue une large partie de son œuvre, de Looking for Jimmy à 2 Days in Paris. La famille recomposée et les rapports de couple, souvent traités avec un humour caustique, reviennent constamment dans ses comédies. La maternité et la transmission occupent une place plus grave dans des films comme My Zoe. Plus récemment, la question de l'accueil de l'autre et des tensions sociales, explorée dans Les Barbares, témoigne d'un engagement politique assumé dans son cinéma.