1986年，凭借哥哥埃里克·罗伯茨的关系在电影《血红》中出演生平第一个角色，虽然只是出现在背景画面中。
1988年，朱莉娅·罗伯茨与莉莉·泰勒等共同主演爱情电影《现代灰姑娘》。
1989年她在电影《钢木兰花》中扮演一位与糖尿病抗争的新娘，并因此获得第47届美国电影电视金球奖电影类最佳女配角和第62届奥斯卡最佳女配角提名；同年，出演了彼得·马斯特森执导的电影《血洗移民潮》。
1990年，与理查·基尔合作主演爱情电影《风月俏佳人》，在片中饰演个性活泼，外表甜美的红灯区妓女薇薇安，并获得第48届金球奖音乐/喜剧类最佳女主角奖和第63届奥斯卡最佳女主角提名；同年，还出演了电影《别闯阴阳界》和电视剧《法律与秩序第一季》。接下来，她在电影《与敌共眠》中扮演一位逃离丈夫重新开始生活的女子。
1991年，出演了史蒂文·斯皮尔伯格执导的电影《铁钩船长》。
1993年，她与丹泽尔·华盛顿联袂出演电影《塘鹅暗杀令》，在片中饰演美丽的小仙女，长相甜美，有时喜欢耍点小脾气小叮当。
1994年，出演了由查尔斯·谢尔执导的喜剧爱情片《我爱麻烦》，该片讲述了朱莉娅·罗伯茨与尼克·诺尔蒂分饰芝加哥两大报的记者之间的爱情故事；同年，出演了罗伯特·奥特曼执导的喜剧片《云裳风暴》。
1995年，与丹尼斯·奎德联袂出演电影《爱情魔力》；同年，出演电视剧《老友记第二季》。
1996年，与伍迪·艾伦、爱德华·诺顿出演爱情片《人人都说我爱你》，在片中饰演幻想拥有一个完美对象的已婚女人；同年，出演由斯蒂芬·弗雷斯执导的恐怖片《致命化身》，该片讲述了玛莉面对悲惨童年阴影，以及欲望所带来危险的时分的故事；9月5日，主演的历史战争电影《迈克尔·柯林斯》在美国上映。
1997年，她与卡梅隆·迪亚茨、德蒙特·莫罗尼联合主演爱情喜剧电影《我最好朋友的婚礼》，在片中饰演烹饪栏目评论员朱丽安·波特，凭借该片提名第55届美国电影电视金球奖音乐/喜剧类影片最佳女主角。
1998年，主演了由克里斯·哥伦布执导的喜剧片《继母》，在片中饰演女摄影师伊莎贝尔。
1999年5月21日，与休·格兰特、瑞斯·伊凡斯、迪兰·莫兰等联袂主演的爱情电影《诺丁山》在英国上映，在片中饰演好莱坞当红女明星安娜·斯科特，并获得第55届美国电影电视金球奖音乐/喜剧类影片最佳女主角提名；7月25日，参演由盖瑞·马歇尔执导的电影《落跑新娘》在美国上映，在片中饰演对婚姻感到恐惧的女孩玛姬。
2000年，主演了由史蒂文·索德伯格执导的电影《永不妥协》，在在片中饰演典型的倒霉鬼埃琳·布罗克维奇，凭借该片获得了第73届奥斯卡金像奖最佳女主角和第58届美国电影电视金球奖剧情类影片最佳女主角。
2001年3月2日，与布拉德·皮特联袂出演的电影《墨西哥人》在美国上映，在片中饰演热情洋溢，喋喋不休的漂亮女友萨曼莎；7月20日，主演的爱情喜剧电影《美国甜心》在美国上映，在片中饰演性格温顺，对霸道的姐姐十分忍让的妹妹姬姬；12月7日，参演的由史蒂文·索德伯格执导的电影《十一罗汉》在美国上映，在片中饰演博物馆馆长泰丝。
2002年，与乔伊·劳伦·亚当斯、艾玛·罗伯茨联袂主演喜剧片《初生牛犊》，该片讲述了一群孩子和小牛霍琪之间的故事；同年，与大卫·杜楚尼、布莱尔·安德伍德合作主演电影《正面全裸》；同年，主演了由乔治·克鲁尼执导的爱情片《危险思想的自白》，在片中饰演查克·巴瑞斯的美丽帮手帕特丽夏。
2003年，担任喜剧短片《至尊皇后》的制片人，同年，出演了由Nancy Steiner导演的纪录片电影《自由：美国通史》；12月19日，与克斯汀·邓斯特和朱丽娅·斯蒂尔斯等联袂出演的电影《蒙娜丽莎的微笑》在美国上映，在片中饰演端庄却又不失活泼的艺术史老师凯瑟琳。
2004年，担任家庭剧情片《萨曼莎：一个美国女孩的假期》的制片人；同年，主演了由迈克·尼科尔斯执导的电影《偷心》，在片中饰演刚刚离异，但却事业有成的摄影师安娜；12月10日，参演由史蒂文·索德伯格执导的电影《十二罗汉》在美国上映，在片中饰演丹尼·欧逊风华绝代的妻子泰丝。
2005年，担任电影《神驹小佳人》的制片人。
2006年，为3D动画片《别惹蚂蚁》配音；12月15日，配音的真人与动画相结合的喜剧片《夏洛特的网》在美国上映。
2007年10月12日，朱莉娅·罗伯茨获得美国电影艺术奖；10月12日，她获得第22届美国实验电影学会的终身成就奖；12月，朱莉娅·罗伯茨回归大银幕，她主演的电影《查理·威尔逊的战争》在美国上映，在片中饰演德州最富有、最美丽的女人之一乔安妮·海瑞，并获得第65届美国电影电视金球奖电影类最佳女配角提名。
2008年2月10日，主演的家庭伦理片《花园里的萤火虫》在柏林电影节上展映，在片中饰演完美的妻子和母亲丽莎；6月20日，担任制片人的喜剧片《美国女孩的秘密》在美国上映；同年，出演了由Josh Tickell执导的纪录片电影《能源告急》。
2009年3月20日，与克里夫·欧文联袂主演的电影《口是心非》在美国上映，在片中饰演CIA探员克莱尔・斯查威克，并获得第67届美国电影电视金球奖音乐/喜剧类影片最佳女主角提名。
2010年，与安妮·海瑟薇合作主演了电影《情人节》；8月13日，与哈维尔·巴登合作主演的电影《美食祈祷和恋爱》在美国上映，在片中饰演三十多岁的人气小说家和记者伊丽莎白·吉尔伯特。
2011年4月29日，担任制片人的喜剧片《亨利小上帝》在翠贝卡电影节首映；同年，主演了由汤姆·汉克斯执导的喜剧电影《拉瑞·克劳》，在片中饰演迷人的老师梅赛德斯·坦纳特。
2012年，与莉莉·柯林斯、艾米·汉莫合作主演了电影《白雪公主之魔镜魔镜》，在片中饰演迷人的女子，但脾气暴躁、诡计多端的王后。
2013年11月8日上映的电影《八月：奥色治郡》中，罗伯茨与梅丽尔·斯特里普饰演一对面临着各自家庭问题的母女，凭借该片提名了2014年第86届奥斯卡金像奖最佳女配角和第71届美国电影电视金球奖电影类最佳女配角。
2014年5月25日，与马克·鲁法洛合作主演的电影《平常的心》在美国上映，在片中饰演因为小儿麻痹导致下半身瘫痪的女医生艾玛，并获得第66届艾美奖迷你剧或电视电影类最佳女配角提名。
2015年1月，参演纪录片《小蝙蝠侠出击》，并担任该部电影制片人；8月21日，朱莉娅·罗伯茨在《福布斯》公布的2015全球最高薪女星排行榜中，以年收入1600万美元，排第六名；11月20日，朱莉娅·罗伯茨和妮可·基德曼主演的电影《谜一样的双眼》在美国上映，在片中饰演FBI探员杰茜。
2016年，主演并担任电影《Fool Me Once》的制片；4月29日，与凯特·哈德森联合主演的喜剧电影《母亲节》在美国上映，在片中饰演一位卓有成就的作家米兰达；5月13日，与乔治·克鲁尼领衔主演的电影《金钱怪兽》在美国上映，在片中饰演一名导播帕蒂·芬恩；同年，主演电影《诬陷》，在片中饰演小学生的母亲Kelli；12月，《福布斯》杂志公布了2016年度好莱坞性价比最低的十大明星榜单，名列第九。
2017年，与欧文·威尔逊、雅各布·特瑞布雷合作主演家庭剧情片《奇迹男孩》，在片中饰演一位全职家庭主妇，奥吉的妈妈伊莎贝尔·普尔曼；同年，与曼迪·帕廷金、雷恩·威尔森联合配音动画冒险喜剧电影《蓝精灵：寻找神秘村》。
2018年，与卢卡斯·赫奇斯、考特尼·万斯合作出演电影《本回家了》，在片中饰演本的母亲霍莉；同年，出演了由山姆·艾斯梅尔执导的电视剧《归家》，凭借该剧提名了2019年第76届电视类-剧情类剧集最佳女主角奖。
2021年，参演由克里斯·鲍尔斯执导的记录短片《一首协奏曲就是一场对话》。
2022年4月24日，与西恩·潘、丹·史蒂文斯共同主演的限定剧《煤气灯》在Starz开播。
