Giulia Farnese s-a născut în 1474 la Canino, în regiunea Latium, părinții ei fiind Pier Luigi Farnese, Signore di Montalto, și soția lui, Giovanna Caetani, care mai aveau încă patru copii. Fratele cel mare, Alessandro, a fost notar și a devenit papă sub numele Paul al III-lea în perioada 1534-1549. Cel de-al doilea frate al său, Bartolomeo, a devenit lord al Montalto în locul lui Alessandro, apoi a urmat Angelo, care s-a căsătorit cu Lella Orsini, membră a familiei nobiliare Orsini, și o soră, Girolama.
Pe 21 mai 1489, ajunsă la 15 ani, Giulia s-a căsătorit cu Orsino Orsini la Roma. Zestrea cu care a venit în acest mariaj a fost de 3.000 de florini de aur, soțul tinerei fiind fratele vitreg al Adrianei de Mila, o verișoară a cardinalului Rodrigo Borgia, viitorul papă Alexandru al VI-lea.
Nu se știe cu certitudine dacă Rodrigo Borgia s-a îndrăgostit de Giulia și și-a făcut-o amantă sau Adriana de Mila a fost cea care a intermediat relația dintre cei doi, cu scopul de a obține pentru fiul ei un rang înalt la Vatican, dar există informații că până în noiembrie 1493 Giulia a locuit împreună cu Adriana de Mila și cu fiica papei, Lucrezia Borgia, cu care devenise bună prietenă, într-un palat construit lângă Vatican unde Papa avea acces ușor, printr-un culoar secret. Aventura ei era binecunoscută în societatea Romei și la Vatican, iar Giulia era numită „curva Papei” sau „mireasa lui Hristos”. Datorită relației cu suveranul pontif, frumoasa doamnă Orsini a reușit să-i obțină fratelui ei, Alessandro, un post de cardinal în 1493.
Pe 30 noiembrie 1492, Giulia a născut o fetiță care se numea Laura, dar nu se știe dacă tatăl copilei era soțul ei, Orsino, sau Papa Alexandru al VI-lea. Doi ani mai târziu, în 1494, l-a supărat foarte rău pe suveranul pontif pentru că a plecat fără voia acestuia la Capodimonte, pentru a-i fi alături fratelui ei, Angelo, care se afla pe patul de moarte.
La insistențele soțului ei, Giulia a mai rămas în oraș o vreme și după înmormântarea lui Angelo, dar, în cele din urmă, a cedat presiunilor papei și s-a întors la Roma. Acest drum s-a suprapus cu momentul invaziei franceze a Italiei sub comanda regelui Carol al VIII-lea și Giulia a fost capturată de către căpitanul francez Yves d’Allegre, care a cerut și a primit o răscumpărare de 3.000 de scudi pentru a o duce în siguranță la Roma.
Giulia a rămas lângă Papă până în 1499 sau 1500, când a ieșit din grațiile sale, probabil din cauza vârstei, pentru că avea deja 25 sau 26 de ani, iar scriitoarea Maria Bellonci, care s-a ocupat de istoria familiei Borgia, consideră că despărțirea dintre cei doi s-a făcut pe cale amiabilă, cu sprijinul Adrianei de Mila. Soțul Giuliei, Orsino Orsini, a murit în scurt timp și, în această perioadă, ea s-a mutat la Carbognano, nu departe de Roma, într-un castel care îi fusese oferit lui Orsino chiar de fostul ei amant, Papa Alexandru al VI-lea.
Giulia Farnese s-a întors la Roma pentru nunta fiicei sale, Laura, în 1505. Fetița, care avea doar treisprezece ani, s-a căsătorit cu Niccolò Franciotti della Rovere, fratele cardinalului Galeotto Franciotti della Rovere, ambii fii ai Laurei della Rovere, sora Papei Iulius al II-lea care se afla atunci pe tronul Vaticanului.
După primii ani ai văduviei, Giulia Farnese s-a căsătorit cu baronul Giovanni Capece Bozzuto di Afragola, membru al nobilimii napolitane de rang inferior. În 1506, ea a devenit guvernatoare a orașului Carbognano, și-a ales reședința în castelul care astăzi îi poartă numele și a rămas aici până în anul 1522, când s-a întors la Roma.
Giulia a murit din cauze necunoscute, la vârsta de 50 de ani, în casa fratelui ei, cardinalul Alessandro care, zece ani mai târziu, a urcat pe tronul papal ca Papa Paul al III-lea. Fiica ei, Laura, a avut trei copii cu Niccolò della Rovere, iar aceștia au moștenit toată averea familiei Orsini.
Din păcate, au rămas puține mărturii ale frumuseții legendare a Giuliei Farnese. Ajuns pe scaunul de la Vatican, fratele ei a ordonat distrugerea portretelor tinerei, încercând să ascundă relația desfrânată pe care aceasta a avut-o cu Papa Alexandru al VI-lea. Giulia a fost descrisă de contemorani ca o femeie de înălțime medie, bine proporționată, cu ochi mari și negri, o față rotundă și grațioasă și un păr foarte frumos. Lorenzo Pucci, soțul surorii ei mai mici, Gerolama, îi scria fratelui său: „are cel mai frumos păr pe care ți-l poți imagina”, iar doamnele ei de la curte spuneau că, pentru a-și scoate în evidență pielea de culoare deschisă, ea dormea în lenjerie de pat de culoare neagră. Giorgio Vasari a identificat-o pe Giulia în scenele pictate de Pinturicchio în Sala Sfinților din apartamentele Borgina de la Vatican, unde este reprezentată și Lucreția Borgia, fiica Papei, și mare prietenă a Giuliei.