Julie Arnold grandit dans une famille de militaires et perd son père lorsqu'elle a 15 ans. Passionnée de théâtre, elle prend des cours de comédie et fréquente l'Ecole du Louvre. Elle trouve son premier rôle devant une caméra dans un épisode de la série Une femme, une époque en 1978. Elle apparaît ensuite furtivement dans le long métrage Les Contes galants de La Fontaine (1980), puis dans les comédies Le Téléphone sonne toujours deux fois (1985) et Le Gaffeur (id.). 

En 1987, elle accède à la notoriété lorsqu'elle est choisie pour jouer l'un des deux rôles-titres de la sitcom TF1 Marc et Sophie, jusqu'en 1991. Il s'agit de Sophie Righini, médecin en couple avec Marc, un vétérinaire (interprété par Gérard Rinaldi). Leur salle d'attente commune est le lieu de drôles de péripéties. Forte de ce succès (le programme comprend 220 épisodes), Julie se consacre au théâtre, comme en témoignent ses prestations dans de nombreuses pièces. 

Parmi elles, nous pouvons mentionner La Fille sur la banquette arrière de Bernard Slade, Double mixte de Ray Cooney, Drôle de couple de Neil Simon, Ma femme est folle de Jean Barbier, Le Pain de ménage et Le Plaisir de rompre de Jules Renard, Patate de Marcel Achard, Tout bascule d'Olivier Lejeune, Effets secondaires de Christian Laurent, Mariage plus vieux mariage heureux de Bruno Druart, Toâ de Sacha Guitry ou Panique au ministère de Jean Franco et Guillaume Mélanie.

En parallèle des planches, Julie Arnold tient plusieurs petits rôles dans divers téléfilms, comme par exemple On n'a qu'une vie (2000), Passage du bac (2002), Un viol (2009) et Gérald K. Gérald (2011). Idem côté séries avec des apparitions dans Sous le soleil, Camping Paradis, Plus belle la vie, Scènes de ménages et Bardot. Côté cinéma, elle campe une commerçante dans Ma femme s'appelle Maurice, une conseillère région dans Guy et une médecin dans De son vivant.

Laurent Schenck