Julia Fox lahir di Milan, Italia, dari ibu Italia bernama Gracie dan ayah Amerika bernama Thomas Fox, yang bekerja sebagai kontraktor. Keduanya berpisah saat masa kecilnya. Fox memiliki dua saudara. Hingga usia enam tahun, ia dibesarkan oleh kakeknya di kota kecil Saronno, yang terletak di luar Milan, sementara ibunya menyelesaikan kuliahnya. Selama waktu ini, ayah Fox tinggal di sebuah kapal yang berlabuh di New York City. Di Italia, ia tinggal di sebuah apartemen satu kamar dengan keluarga ibunya, dan dibesarkan dalam lingkungan beragama Katolik. Pada usia enam tahun, ia pindah ke New York City untuk tinggal bersama ayahnya di Yorkville, Manhattan, sambil secara rutin mengunjungi ibunya di Italia. Pada usia 14 tahun, Fox kembali ke Italia untuk tinggal dengan keluarga angkat yang tinggal dekat dengan kampung halaman ibunya, dan bersekolah di sebuah sekolah Katolik swasta. Ia diminta meninggalkan keluarga angkatnya karena merokok dan bolos sekolah, dan tinggal sendirian di apartemen kosong ibunya untuk beberapa waktu sampai ia kembali ke New York. Saat tumbuh dewasa, Fox mengalami masa-masa tanpa tempat tinggal yang stabil, dan memiliki hubungan yang sulit dengan orang tuanya. Ayahnya bersifat "berubah-ubah dan verbal abusive", sedangkan ibunya sering "absen dalam waktu yang lama" ketika Fox mengunjunginya, dan keduanya juga sering "bertengkar secara meledak-ledak". Pada usia 15 tahun, ia meninggalkan rumah untuk tinggal bersama pacarnya yang seorang pengedar narkoba. Setelah pacarnya dipenjara, ia pindah ke rumah seorang teman. Fox mengakhiri hubungan mereka setelah pacarnya mengirimkan ancaman pembunuhan yang juga ditujukan kepada keluarganya. Fox bekerja beberapa pekerjaan layanan saat remaja, termasuk di sebuah toko sepatu, toko es krim, dan toko kue. Saat bersekolah di City-As-School High School, ia bekerja sebagai dominatrix selama enam bulan di East Village, setelah menemukan pekerjaan tersebut melalui bagian "adult gigs" di Craigslist. Fox juga minum, menghadiri pesta, pergi ke klub, dan beberapa kali ditangkap. Pada usia 15 tahun, Fox tertangkap mencuri di Bloomingdale's dan dilarang masuk ke toko tersebut. Ia dijatuhi hukuman percobaan selama tiga tahun karena pencurian dan penipuan kartu kredit. Setelah percobaan bunuh diri pada usia 16 tahun, Fox ditempatkan di sebuah ruang psikiatri, di mana ia didiagnosis menderita gangguan kepribadian borderline. Fox juga mengalami kecanduan heroin. Pada usia 17 tahun, ia overdosis dan hampir mati. Fox sempat menghadiri New School di New York City sebagai mahasiswa jurusan studi media, namun kemudian drop out.
Julia Fox memulai karirnya sebagai perancang pakaian dan meluncurkan sebuah merek busana wanita sukses bernama Franziska Fox bersama temannya, Briana Andalore. Ia juga bekerja sebagai model, berpose untuk edisi terakhir majalah Playboy yang menampilkan foto telanjang pada tahun 2015, serta sebagai pelukis dan fotografer yang memamerkan karya seninya. Ia juga menerbitkan dua buku fotografi sendiri, yaitu Symptomatic of a Relationship Gone Sour: Heartburn/Nausea pada tahun 2015, dan PTSD pada tahun 2016. Pada tahun 2017, Fox menjadi tuan rumah pameran seni yang berjudul "R.I.P. Julia Fox", yang menampilkan kanvas sutra yang dilukis dengan darahnya sendiri. Sejak itu, ia muncul dalam kampanye iklan untuk Tiffany & Co., Diesel, Coach New York, dan Supreme; serta dalam editorial untuk CR Fashion Book, The Last, Office, Wonderland, Vogue, Vogue Italia, The Face, Paper, V, dan Interview. Ia juga tampil di sampul majalah Vogue Czechoslovakia, Elle Brasil, dan New York Magazine.
Julia Fox membuat debut film layar lebarnya dalam film Netflix karya Safdie bersaudara berjudul Uncut Gems pada tahun 2019, di mana ia memerankan seorang penjual di sebuah showroom dan gundik dari tokoh utama film, Howard Ratner (diperankan oleh Adam Sandler), seorang pedagang perhiasan yang bermasalah dan pecandu judi. Fox telah mengenal Safdie bersaudara selama hampir satu dekade setelah bertemu dengan Josh Safdie secara kebetulan di sebuah kafe.