Юлия Сергеевна Пересильд родилась 5 сентября 1984 года в российском городе Псков.

В 2001 году, после окончания общеобразовательной школы, Юлия поступила в Псковский педагогический институт, где в течение года училась на факультете русской филологии.

В 2002 году Пересильд оставила институт и уехала в Москву, чтобы стать актрисой. Она поступила в академию театрального искусства ГИТИС, где до 2006 года училась актерского мастерства в О. Л. Кудряшова.

В 2003 году, учась на втором курсе РАТИ, Юлия Пересильд впервые появилась на телеэкранах, сыграв роль Наташи Кублаковой в сериале «Участок», главную роль в котором исполнил Сергей Безруков.

До конца учебы в академии театрального искусства Юлия снялась еще в четырех сериалах, а также дебютировала на большом экране, появившись в роли второго плана в мелодраме «Невеста» (2006). Главные роли в фильме исполнили Александр Головин и Тамара Акулова.

С 2007 года Юлия работает актрисой государственного Театра Наций, художественным руководителем которого является Евгений Миронов.

В том же 2007 году актриса появилась в небольших ролях в четырех сериалах - «На пути к сердцу», «Диверсант 2: Конец войны», «Паутина» и «Предел желаний».

В 2008 году Юлия исполнила главную роль в военной драме «Пленный». Также ей достались небольшие роли в еще двух полнометражных картинах - «Однажды в провинции» и «Виртуальная Алиса», и сериале «Я вернусь», в котором вместе с ней снялись Елизавета Боярская и Роман Полянский.

В 2009 году Юлия вместе с Юрием Чурсиным снялась в мелодраме «Короткое замыкание», а в 2010 году вместе с Владимиром Машковым и Сергеем Гармашем снялась в исторической драме «Край». За роль в последней актриса удостоилась наград кинопремий «Белый слон» и «Золотой орёл» в категории «Лучшая женская роль второго плана».

В том же 2010 году актриса исполнила главную женскую роль в криминальной картине «Подсадной».

В 2011 году Юлия вместе с Данилой Козловским, Елизаветой Боярской, Артуром Смольяниновым и Светланой Ходченковой снялась в комедии «Пять невест».

В 2012 году Пересильд снялась в полнометражной картине «В тумане», а также появилась в двух сериалах - «Зоннентау» и «Санта Лючия».

В 2013 году фильмография Юлии Пересильд пополнилась пятью картинами, в каждой из которых она исполнила роли первого плана.

Также в 2013 году актриса удостоилась премии Президента Российской Федерации для молодых деятелей культуры за вклад в развитие отечественного театрального и киноискусства.

В 2014 году Юлия исполнила роль Нины в криминальном сериале «Палач», а также приступила к съемкам в биографической военной драме «Битва за Севастополь», где ей досталась роль снайпера Людмилы Павличенко. Премьера картины состоялась в апреле 2015 года. За эту роль Юлия Пересильд удостоилась премии 5 Пекинского международного кинофестиваля Tiantan в категории «Лучшая женская роль».