Sie wuchs als Julie Wolf(f) in einer bürgerlichen Familie jüdischen Glaubens in Thorn (Westpreußen) auf und studierte ab 1890 in Berlin Malerei und Graphik. Bei einem Aufenthalt in Paris fand sie Kontakt zu einer Gruppe impressionistischer Maler. 1898 kehrte sie nach Berlin zurück und wurde Gründungsmitglied der Künstlervereinigung Berliner Secession. Sie nahm an der Großen Berliner Kunstausstellung teil, entwarf für die Zeitschrift „Die Jugend“ Titelblätter und Illustrationen sowie ein Plakat für die sozialdemokratische Zeitung „Vorwärts“. 1904 gründete sie ein eigenes Schülerinnenatelier. 1905 unterzeichnet sie mit mehr als 200 Künstlerinnen eine Petition, die die Zulassung zur „Preußisch-Königlichen Kunstakademie“ forderte, von Akademiedirektor Anton von Werner (1843–1915) jedoch abgelehnt wurde. 1906 rief sie mit Käthe Kollwitz (1867–1945) die Ausstellungsgemeinschaft „Verbindung Bildender Künstlerinnen“ ins Leben, mit Käthe Kollwitz wurde sie auch 1912 in den Vorstand und die Jury der Secession gewählt. Julie Wolfthorn war eine anerkannte Künstlerin. Sie malte neben Landschaften vor allem Portraits berühmter Zeitgenossen der Berliner Gesellschaft, darunter vieler engagierter Frauen. Nach der Machtübernahme der Nationalsozialisten blieb sie in Berlin und arbeitete mit dem „Kulturbund Deutscher Juden“ zusammen, der 1941 verboten wurde. Am 28.10.1942 wurden Julie Wolfthorn und ihre Schwester Luise mit dem 68. Alterstransport nach Theresienstadt deportiert. Sie wurde am 26.12.1944 im KZ ermordet.