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. Nei suoi 6 mesi a Verona, però, sarà quasi sempre in tribuna, perché terzo nelle gerarchie dei portieri dopo Luca Marchegiani e Sergio Marcon, ma riuscirà comunque durante il campionato a sedersi 3 volte in panchina come dodicesimo, e a dimostrare il suo valore giocando come fuoriquota nel torneo primavera, ricevendo una convocazione nella Nazionale brasiliana, giocando titolare, per la gara amichevole contro Hong Kong.

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 tiri di rigore durante i quali para il calcio di rigore a Juan, che risulterà poi essere decisivo.

 

 

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'