Народилася 28 березня 1981 року в Нью-Йорку старшою з трьох дітей у родині вчителя початкових класів Джона О'Хари та художниці Джудіт Стайлз. Від батьків Стайлз успадкувала ірландське, італійське й англійське походження. Сестру і брата Джулії звуть Джейн і Джонні. Дівчинка з ранніх років займалася сучасними танцями, що певною мірою сприяло її інтересу до Шекспіра і сучасного театру. Вже в 11 років Джулія дебютувала на театральній сцені в складі експериментальної трупи La MaMa Theatre.
Взяла участь у цілій низці театральних постановок і знялася у кількох рекламних роликах, перш ніж спробувати себе в кінематографі. Її перший крок не можна було назвати вдалим: до останнього моменту Стайлз вважалася головною конкуренткою Кірстен Данст на роль Клодії в культовому фільмі «Інтерв'ю з вампіром», проте програла цю «сутичку».
У 2005 році закінчила Колумбійський університет зі ступенем по англійській літературі. Стайлз — вегетаріанка, іноді вживає в їжу червоне м'ясо, в минулому була веганкою[2]. Називає себе феміністкою, в 2004 році написала статтю про фемінізм в газеті The Guardian[3].