Julie de Bona est née le 7 décembre 1980 dans le 18e arrondissement de Paris1, d'un père informaticien et d'une mère couturière. Elle évolue dans un milieu modeste dont la famille a une ascendance italienne et vietnamienne2. Sa scolarité se passe à Montpellier où ses parents se sont installés.

Julie de Bona est titulaire du baccalauréat et elle s'inscrit à l'université afin de suivre une filière en biochimie. L'étudiante suit un parcours classique lorsqu'elle décide à 19 ans de prendre une année sabbatique pour s'essayer au théâtre. Déjà quatre ans plus tôt, sa mère qui surnomme sa fille « la tornade blanche », l'inscrit à son premier cours3. Elle a pour modèles Sarah Bernhardt, Audrey Hepburn, Isabelle Adjani ou Sophie Marceau1.

Elle intègre le conservatoire d'art dramatique de Montpellier de 1999 à 2001 et poursuit sa formation avec le Studio Pygmalion de 2001 à 2002. À vingt et un ans, Julie de Bona revient à Paris et enchaîne les petits rôles1. Elle rejoint l'Atelier Damien Acoca de 2004 à 2005 afin de compléter son apprentissage de comédienne. Julie de Bona perfectionne sa technique d'interprétation grâce à la méthode Meisner entre 2010 et 2011 sous l'égide du coach américain Scott Williams, à qui l'on doit l'importation de ce savoir-faire en Europe4.