Weil ihr Vater beim Militär arbeitet, muss Julianne Moore als Kind oft umziehen und lebt in Alaska, Panama und Deutschland, wo sie 1979 ihren Schulabschluss macht. Aufgrund ihrer roten Haare, Unmengen an Sommersprossen und ihrer Brille wird Julianne Moore in der Schule oft gehänselt. Sie flieht sich in Bücher und will selbst Teil der Geschichten sein. So fasst Julianne Moore den Entschluss, Schauspielerin zu werden und nimmt schließlich nach Abschluss ihres Kunststudiums in New York Schauspielunterricht.
Schnell macht sich Julianne Moore einen Namen als Theater- und Fernsehschauspielerin. Für eine ihrer ersten TV-Serien-Rollen in "As the World Turns" wird die Schauspielerin prompt mit dem Emmy ausgezeichnet. Durch eine kleine Rolle im Spielfilm "Auf der Flucht" wird schließlich Steven Spielberg auf die Schauspielerin aufmerksam und besetzt mit ihr die Rolle der Paläontologin Dr. Harding in "Vergessene Welt: Jurassic Park", die sie einem breiten Publikum bekannt macht. Den endgültigen Durchbruch schafft Julianne Moore dann durch ihre Rolle der drogensüchtigen Pornodarstellerin Amber Waves in "Boogie Nights" von 1998, die ihr die erste Oscar-Nominierung einbringt.
Auf dem Steckbrief von Julianne Moore folgen in den 1990ern und 2000ern zahlreiche große Film-Produktionen, in denen sie meist schwermütige, aber powervolle Frauenfiguren verkörpert. Ihre Darstellung der tablettensüchtigen Ehefrau in "Magnolia" oder der FBI-Agentin in "Das Schweigen der Lämmer" machen die Schauspielerin weltberühmt. Eine andere Seite und ihr komödiantisches Talent beweist die Schauspielerin 2011 mit ihrem Auftritt in der Komödie "Crazy, Stupid, Love".
Insgesamt wird die Schauspielerin bisher vier Mal für den wichtigsten Filmpreis der Welt nominiert: 2003 für ihre Rollen in "Dem Himmel so fern" und "The Hours" sowie zuletzt bei den Oscars 2015 als "Beste Hauptdarstellerin": Mit ihrer Rolle als Alzheimerpatientin in "Still Alice - Mein Leben ohne gestern" räumte sie neben dem "Academy Award" auch einen Golden Globe in derselben Kategorie ab.