Elevée au sein d'une famille d'artistes la petite Julia Elizabeth Wells (Andrews étant le nom du second mari de sa mère) révèle très tôt un don exceptionnel pour le chant. Poussée par ses proches, elle fait ses débuts sur la scène londonienne à l'âge de 12 ans, et chante dans des grandes productions classiques pour les enfants. Huit ans plus tard, elle est recrutée pour chanter et jouer dans The boy friend (1954), une nouvelle comédie musicale à New York ; sa prestation est un triomphe. Tout s'accélère. De 1956 à 1958, elle enchaîne de retentissants succès : c'est elle qui crée le rôle d'Eliza Doolittle de My fair lady qu'elle joue à Broadway et à Londres !
Les débuts de Julie Andrews au cinéma sont marqués par un échec : on lui préfère Audrey Hepburn pour le rôle titre de My fair lady (George Cukor, 1963). Mais la chanteuse-comédienne prend une belle revanche grâce à Walt Disney : elle décroche le rôle culte au cinéma de la jolie et gentille gouvernante dans Mary Poppins (Robert Stevenson, 1963). Ce film lui vaut un Oscar et la célébrité mondiale. Notoriété qu'elle assoit définitivement avec le personnage de Maria dans La mélodie du bonheur (Robert Wise, 1964), mélodrame chanté qui obtient un record de recettes.
D'une beauté peu flamboyante, Julie Andrews semble incarner un idéal bourgeois au charme tranquille. Elle s'illustre dans des comédies musicales aux mérites divers comme Millie (George Roy Hill, 1966), Star ! (Robert Wise, 1967), qui lui valent une image d'actrice un peu mièvre. Elle cherche à se défaire de cette image avec des rôles dramatiques qui laissent entrevoir ses différentes facettes, comme dans Hawaii (George Roy Hill, 1965). Elle est une fort convaincante héroïne pour Alfred Hitchcock dans Le rideau déchiré (1965).
Mais c'est avec le réalisateur Blake Edwards, qu'elle épouse, que l'actrice se métamorphose véritablement : dans Darling Lili (1968), elle révèle une féminité plus ambiguë tout en déployant à nouveau ses talents de danseuse. Après plusieurs films tournés ensemble, le couple remporte un immense succès avec Victor, Victoria (1981), où Julie Andrews brouille les pistes avec charme et dextérité en interprétant une femme qui joue un homme qui joue une femme. Cette composition extraordinaire de drôlerie trouve un écho plus grave mais non moins intense dans That's life (Blake Edwards, 1986) où elle interprète une femme menacée par la maladie.
Ses apparitions au cinéma se raréfient avant qu'elle subisse une opération des cordes vocales en 1998 qui risque de compromettre la suite de sa carrière. Julie Andrews en profite pour développer d'autres projets, à la télévision notamment. En 2000 on la revoit sur grand écran dans une production Walt Disney Princesse malgré elle (Garry Marshall), puis elle prête sa voix dans la saga des Shrek, ainsi que pour Moi, moche et méchant (Pierre Coffin, Chris Renaud, 2009).
Julie Andrews se produit régulièrement à la télévision dans des téléfilms qui battent tous des records d'audience aux Etats-Unis. Avec The Julie Andrews hour créé en 1972, l'actrice est l'animatrice de sa propre série d'émissions, nominées plusieurs fois aux Emmy Awards.
Active sur tous les fronts, Julie Andrews a écrit de nombreux livres pour enfants, tous best-sellers, et a créé une collection de littérature enfantine.
La reine Elizabeth II l'a anoblie en 1999.
Courts métrages 1967 | Think Twentieth | Richard Fleischer |
Longs métrages| 1963 | Mary Poppins | Robert Stevenson |
| 1963 | Americanization of Emily (The) Les Jeux de l'amour et de la guerre | Arthur Hiller |
| 1963 | Mary Poppins | Robert Stevenson |
| 1964 | Sound of Music (The) La Mélodie du bonheur | Robert Wise |
| 1965 | Hawaii Hawaï | George Roy Hill |
| 1965 | Torn Curtain Le Rideau déchiré | Alfred Hitchcock |
| 1966 | Thoroughly Modern Millie Millie | George Roy Hill |
| 1967 | Star ! | Robert Wise |
| 1968 | Darling Lili | Blake Edwards |
| 1973 | Tamarind Seed (The) Top secret | Blake Edwards |
| 1979 | Ten Elle | Blake Edwards |
| 1980 | Little Miss Marker La Puce et le grincheux | Walter Bernstein |
| 1980 | S.O.B. | Blake Edwards |
| 1981 | Victor Victoria | Blake Edwards |
| 1982 | Trail of the Pink Panther A la recherche de la Panthère Rose | Blake Edwards |
| 1983 | Man Who Loved Women (The) L'Homme à femmes | Blake Edwards |
| 1986 | Duet for One Duo pour une soliste | Andreï Konchalovsky |
| 1986 | That's Life | Blake Edwards |
| 1990 | Tchin-tchin | Gene Saks |
| 1996 | Line King : The Al Hirschfeld Story (The) | Susan Warms Dryfoos |
| 1999 | Relative Values | Eric Styles |
| 2000 | Princess Diaries (The) Princesse malgré elle | Garry Marshall |
| 2002 | Unconditionnal Love Amours suspectes | P.J. Hogan |
| 2003 | Princess Diaries 2 : Royal Engagement (The) Un mariage de princesse | Garry Marshall |
| 2003 | Shrek 2 | Andrew Adamson, Kelly Asbury, Conrad Vernon |
| 2005 | Shrek the Third Shrek le troisième | Chris Miller, Raman Hui |
| 2006 | Enchanted Il était une fois | Kevin Lima |
| 2007 | Shrek Forever After Shrek 4 - Il était une fin | Mike Mitchell |
| 2008 | Tooth Fairy Fée malgré lui | Michael Lembeck |
| 2009 | Despicable Me Moi, moche et méchant | Pierre Coffin, Chris Renaud |
| 2016 | Despicable Me 3 Moi, moche et méchant 3 | Pierre Coffin, Kyle Balda |
| 2017 | Aquaman | James Wan |