Roberts sinh ngày 28 tháng 10 năm 1967 ở Smyrna, Georgia,[2][8] trong gia đình của Betty Lou Bredemus (1934–2015) và Walter Grady Roberts (1933–1977).[2][8][9] Cô mang dòng máu Anh, Scotland, Ireland, Welsh, Đức và Thụy Điển.[10][11] Bố của cô theo đạo Báp-tít, mẹ của cô là người theo đạo Công giáo La Mã[12] và cô được nuôi dạy theo đạo Công giáo.[13][14] Ngoài ra, Roberts còn một người anh trai bị ghẻ lạnh cho đến năm 2004, Eric Roberts; người em gái Lisa Roberts Gillan và cháu gái Emma Roberts, đều là diễn viên.

Cha mẹ của Roberts, từng là diễn viên và biên kịch, gặp gỡ trong lúc sản xuất biểu diễn cho quân đội. Họ đồng sáng lập Atlanta Actors và Writers Workshop tại Atlanta, Georgia, ở Juniper Street, Midtown. Họ điều hành một trường diễn xuất ở Decatur, Georgia trong lúc mang thai Julia. Yolanda Denise King, con gái của Martin Luther King, Jr. và Coretta Scott King theo học tại ngôi trường này; Walter Roberts là giảng viên diễn xuất cho cô.[15] Như một lời cảm ơn đến trường học của gia đình, Bà King trả hóa đơn viện phí khi hạ sinh Roberts tại bệnh viện.[16]

Bố mẹ của cô kết hôn năm 1955. Mẹ của Robert đệ đơn ly hôn năm 1971; cuộc ly hôn của họ hoàn tất vào đầu 1972.[17] Từ 1972, Roberts sống tại Smyrna, Georgia, nơi cô theo học trường Tiểu học Fitzhugh Lee, trường Trung học Griffin và trường Trung học Campbell.[18] Năm 1972, mẹ cô kết hôn với Michael Motes, người thường xuyên lạm dụng chất gây nghiện và thất nghiệp; Roberts khinh thường ông ta.[19] Cả hai có một người con gái, Nancy Motes, người qua đời năm 37 tuổi vào ngày 9 tháng 2 năm 2014 vì lạm dụng ma túy.[20] Cuộc hôn nhân kết thúc năm 1983, với Betty Lou ly hôn với Motes trên một bối cảnh khắc nghiệt; bà khẳng định việc kết hôn với ông là sai lầm lớn nhất cuộc đời.[19] Cha của Roberts qua đời vì ung thư khi cô mới 10 tuổi.[21]

Roberts ước muốn làm bác sĩ thú y khi còn nhỏ.[22] Cô cũng chơi clarinet trong ban nhạc của trường.[23][24] Sau khi tốt nghiệp trường Trung học Smyrna's Campbell, cô đến học tại Đại học Georgia State nhưng không tốt nghiệp. Cô sau đó chuyển đến New York để theo đuổi sự nghiệp diễn xuất. Ở đó, cô ký hợp đồng với Click Modeling Agency và đăng ký nhiều lớp học diễn xuất.[25][26]