Она была младшей из трёх дочерей в семье Франчески Маргулис, балерины и учительницы хореографии, и Пола Маргулиса, автора рекламных текстов. Будучи ребёнком, будущая актриса вместе с семьёй кочевала с места на место, проживая то во Франции, то в Нью-Йорке, то в Англии. Её родители были детьми еврейских иммигрантов из Восточной Европы.

В своё время Джулианна училась в школе Green Meadow Waldorf School, а потом поступила в высшую школу High Mowing School. Ещё через некоторое время она стала студенткой колледжа Sarah Lawrence College, по окончании которого была удостоена степени бакалавра в области гуманитарных наук. Именно в этом учебном заведении будущая актриса часто принимала участие в студенческих спектаклях.

После завершения учёбы в колледже Джулианна поступила в нью-йоркскую студию The Acting Studio, где познавала тонкости актёрского мастерства.

Впервые снялась в кино в фильме "Во имя справедливости", в котором играла проститутку. В 1994 году начинающая актриса прошла кастинг и стала сниматься в популярном телевизионном сериале "Скорая помощь". В том же году Джулианна удостоилась премии "Эмми" — за лучшую женскую роль.

В 2000 году актриса покинула сериал "Скорая помощь" и стала периодически играть в театре, а также снималась в незначительных эпизодах в других телевизионных фильмах.

В 2010 году сыграла главную роль в сериале "Хорошая жена". За эту роль в 2011 году она была удостоена премии "Эмми" в номинации "Лучшая драматическая актриса".

В 2007 году актриса вышла замуж и через год родила сына.