Liber Pontificalis cho biết ông sinh tại Roma và trở thành Giám mục của Rô-ma sau thời gian trống ngôi 4 tháng. Julius I đã đề nghị Giáo hội Đông Phương mừng lễ Giáng Sinh vào ngày 25-12 thay vì mừng chung vào lễ Hiển Linh 6-1. Ông được coi là vị Giáo hoàng khoan dung và cũng biết chứng tỏ tính kiên quyết. Ông đã sáng lập Văn khố Toà Thánh từ khi ngài truyền phải lưu giữ tất cả các công văn chính thức.

Trong thời cai trị của Julius I, bè Arius lại nổi lên chống lại công đồng Nicea. Họ đưa ra nghi vấn về danh từ đồng bản tính (homoousios,consubstantialis). Năm 337, hoàng đế Constantinus băng hà, đế quốc được trao cho Constans cai trị bên tây và Constantius cai trị bên đông.

Trong thời gian cai trị của ông, thánh Athanasiô đã kháng án lên Rô-ma chống lại quyết định của công đồng Tyrô năm 335. Giáo hoàng Giuliô I đã hủy quyết định này của công đồng và phục hồi Athanasiô và Marcellô Ancyra vào tòa Giám mục của họ. Tuy nhiên những người theo phái Êusêbiô đã không thừa nhận ông có quyền đặt vấn đề một quyết định của Công đồng.

Giuliô I chẳng những đã nghiêm khắc khiển trách những người theo phái Êusêbiô vì thiếu tôn trọng các quyền tư pháp tối cao của tòa Giám mục Rô-ma: "Vì, ngài viết, nếu họ (Athanasiô và Marcellô) thực sự đã làm sai điều gì đó, như các ngài nói, thì phán quyết cần phải được đưa ra theo giáo luật chứ không phải như thế. Các ngài không biết rằng đây đã là tục lệ, đó là trước tiên phải viết thư cho ta và sau đó mới xác định điều đúng sai" (Athanasiô. "Hộ giáo" 35).

Ông đã cho xây dựng ở Rô-ma Vương cung thánh đường Mười Hai Tông Đồ, vào thời kỳ đó thường được gọi là Vương cung thánh đường Giuliana.