Ha giocato sei anni nel Flamengo (tra il '99 e il 2005), nota squadra brasiliana, mettendo in mostra le sua doti e dando prova di essere uno dei migliori portieri della sua nazione, entrando nel giro della sua Nazionale.

Nel gennaio 2005 su indicazione di Roberto Mancini è acquistato dall'Inter, che decide di darlo in prestito al Chievo.

 

Tornato all'Inter la stagione successiva (2005/2006), che si apre con la vittoria della sua squadra in Supercoppa Italiana, si è conquistato duramente un posto da titolare a spese di Francesco Toldo, suo attuale sostituto. Nel corso della stessa stagione ha, comunque, alternato il posto in squadra con il collega, vincendo una coppa Italia.

 

Nella stagione 2006/2007, dopo alcune iniziali incertezze, ha conquistato stabilmente e definitivamente il posto da titolare dimostrandosi un portiere di grande livello riuscendo a parare due rigori consecutivamente contro l'Ascoli e contro il Siena e dando sicurezza alla squadra nel corso dell'intera stagione, vincendo lo scudetto.

 

La stagione 2007/08 inizia male, infatti viene espulso alla prima di campionato, ma ciò non ne pregiudica il posto da titolare, diventando uno dei pilastri dell'Inter scudettata per la 16esima volta. Il 25 agosto 2008 vince la Supercoppa italiana battendo la Roma per 8-7 dopo i calci di rigore durante i quali para quello di Juan, che risulterà poi essere decisivo.

 

Nella stagione 2008/09 conferma il suo magnifico stato di forma diventando sempre più un pilastro insostituibile della squadra. Molti punti che l'Inter conquista in questa stagione portano la sua firma che risulta essere decisivo in ogni match. Da ricordare i suoi interventi a Bologna, a San Siro contro il Manchester, a Torino contro la Juventus, a Genova contro il Genoa e molti altri. In ogni partita c'è del merito suo che, oltre ad importanti interventi, dà sicurezza al reparto difensivo. In questa stagione si consacra come miglior portiere del mondo e conquista il quarto scudetto consecutivo con la maglia nerazzurra.

 

La stagione 2009/10 è memorabile, e probabilmente irripetibile: l'Inter conquista 3 titoli, diventando la prima squadra italiana a completare la tripletta, e Julio contribuisce alla conquista di essi. Subisce un incidente che probabilmente ne condiziona le prestazioni, obiettivamente non è la sua stagione migliore; non mancano infatti alcune incertezze che costano caro all'Inter. Il 5 maggio conquista la Coppa Italia, il 16 dello stesso mese il 18° Scudetto nerazzurro; è il 5° scudetto consecutivo per Julio, che diventa il primo brasiliano ad essere pentacampione in Italia. Il 22 Maggio con la vittoria sul Bayern l'Inter conquista finalmente la terza Champions League della sua storia e Julio, con parate da ricordare, come quella su Messi durante Barcellona - Inter, contribuisce alla vittoria di questo titolo.

 

 

Nel 2003 è diventanto il vice del primo portiere Dida. Era infatti tra i convocati per la Confederations Cup 2003, il Brasile non andò oltre i gironi e Julio Cesar non giocò nessuna partita in questa competizione. In assenza di Dida, nel 2004 ha giocato da titolare tutte le partite della Copa América, finale compresa, vincendo con la squadra il torneo ai calci di rigore, parandone due. È stato tra i convocati anche per i Mondiali di Germania 2006, dove il Brasile si è fermato ai quarti, ma come terzo portiere alle spalle di Dida e Rogerio Ceni. Attualmente è diventato il portiere titolare della sua nazionale.

Il 15 ottobre 2008, al termine della partita Brasile-Colombia 0-0, diventa il detentore del record di imbattibilità della Selecao con 492'.

Nella competizione estiva del 2009, la Confederations Cup, contribuisce con interventi importantissimi che permettono al Brasile, partita dopo partita, di consacrarsi campione di questo torneo.

Dopo 3 vittore ed un pareggio, abbandona assieme il Mondiale 2010, svolto in Sud Africa, ad opera dell'Olanda che, grazie a due gol di Sneijder elimina il Brasile.