Julie Bowen Luetkemeyer est née à Baltimore (Maryland), le 3 mars 1970. Seconde de trois filles, elle avait initialement le rêve de devenir une grande artiste, tandis que sa soeur aînée Molly s'était déjà mise à jouer. Excellant au lycée, Bowen a alimenté son amour pour l'art en se spécialisant dans des études de Renaissance italienne à l'université Brown. Bien qu'elle soit le chef de son club de théâtre au lycée, l'art était son principal intérêt. Julie a passé ses années d'enfance à Florence, en Italie, apprenant l'italien et découvrant la vie à l'étranger. En retournant aux États-Unis, elle tenta une première apparition dans le film indépendant Five Spot Jewel avant la réception de son diplôme. Ce rôle fut suffisamment significatif pour décrocher un agent avec la perspective d'une grande carrière. Julie Bowen déménagea à New York. Dans la Big Apple, elle passa trois années d'études et assista à des festivals de Shakespeare. Elle a participé à plusieurs publicités et a interprété son premier rôle solide dans Loving, un drame daytime. Lentement, Julie Bowen a décroché des rôles plus importants et est apparue dans un film d'étudiant dirigé par
Edouard Burns (qui a continué à faire des films comme les Frères McMullen et les Trottoirs de New York).
Ayant fait tout ce qu'elle pouvait pour se préparer à une percée grandissante, Julie Bowen déménagea à Los Angeles en 1994. Il lui aura fallu seulement quelques semaines pour obtenir le rôle principal dans le téléfilm Runaway Daughters. Bowen poursuivit cette poussée vers le haut avec un rôle dans la série d'aventure Extreme, ce qui lui ouvrit un peu plus l'accès à la cour des grands. Julie Bowen semblait avoir tout pour elle et tout allait en ce sens, les années 1990 arrivant à leur fin. En 1998, elle a été embauchée pour jouer un des personnages principaux dans Three, une nouvelle série d'espion prometteuse sur le WB. Malheureusement, à cause de la popularité d'autres shows sur le réseau comme le Dawson's Creek, Three fut bientôt abandonné. (À propos de Dawson's Creek, Julie Bowen eut un rôle guest dans la série, en 2000). Tout portait à croire que Julie se trouvait dans une période noire, mais les fans ont peu à peu repris conscience qu'elle était une actrice très talentueuse qui méritait l'attention des spectateurs.
Après un rôle principal dans le film UPN futuriste The Last Man On Planet Earth, Bowen a été finalement récompensée pour sa longue carrière d'actrice relativement peu importante. Elle obtint le rôle de Carol Vessey dans Ed, une comédie/drame de NBC avec beaucoup de potentiel. La série débuta en 2000 et devint immédiatement "la favorite" des critiques jusqu'à présent, et elle continue à être suivie, avec beaucoup de remerciements en grande partie grâce à Julie Bowen. Quoiqu'elle ait finalement constaté un travail sûr, Bowen n'a pas ralenti. Elle a produit, à la suite, quatre films impressionnants en 2001 : Joe Somebody, Amy's Orgasm, Venus and Mars, et enfin You're Killing Me Only the first one, avec Tim Allen. Un magazine people l'a classé parmi les 50 personnes les plus belles de 2002...
Elle est également devenue une égérie de la marque de cosmétiques Neutrogena et continue à apparaître sur Boston Justice.