Julie Gayet przyszła na świat 3 czerwca 1972 roku w Suresnes. Tradycyjne wychowanie zaszczepiło w niej miłość i uznanie dla sztuki. Już jako dziewczynka obracała się w paryskich kręgach kulturalnych, ćwicząc śpiew, grę aktorską i taniec. Później zdecydowała się na profesjonalne aktorstwo. Jest perfekcjonistką - zawsze nalegała na skrupulatne przygotowywanie się do roli na miesiące przed rozpoczęciem zdjęć. Zagrała bardzo niewielką rolę w "Niebieskim" Krzysztofa Kieślowskiego (jako dziewczyna w paryskim metrze; widoczna jest tylko jej sylwetka). Zaistniała za to w kultowym filmie Agnes Vardy "Sto i jedna noc", w którym zagrała Camille, francuską uczennicę szkoły filmowej, którą zatrudnia główny bohater, stuletni Simon Cinema (Michel Piccoli), aby opowiadała mu historie o wszystkich wyprodukowanych kiedykolwiek filmach. Później Gayet otrzymała prestiżową nagrodę Romy Schneider za rolę Nathalie w filmie "Select Hotel". W ciągu następnych dziesięciu lat zagrała w wielu ważnych dla niej filmach, m.in. w "Les Gens Qui S'Aiment" z 2000, "Chaosie i żądzy" z 2002 i "Lovely Rita, sainte patronne des cas desesperes" z 2003. Jednak jej pierwszym poważnym międzynarodowym sukcesem była rola tytułowej dziewczyny w komedii "3 garcons, 1 fille, 2 mariages". W 2006 roku zdobyła ogromną popularność dzięki zagraniu w komedii Patrice'a Leconte'a "Mój najlepszy przyjaciel" u boku ikony kina francuskiego, Daniela Auteuila. Zagrała tam Catherine, partnerkę biznesową niesympatycznego Francoisa (Auteuil), która zakłada się z nim o pewną cenną wazę, że nie ma on przyjaciół.