Julia Windischbauer wurde am 15. Dezember 1996 im österreichischen Linz geboren und wuchs im angrenzenden Leonding auf. Ihr Bühnendebüt gab sie mit zwölf Jahren als "Froschkönig" in der Amateurtheatergruppe Linz-Dornach, in der auch ihr Großvater aktiv war. Parallel zum Gymnasium besuchte sie die Musical Theatre Academy in Puchenau bei Linz (2008-2014). Nach der Matura (Abitur) begann Windischbauer zunächst ein Studium in den Fächern Anglistik und Theaterwissenschaft in Wien. Daneben stand sie in Nachwuchsprojekten am Landestheater Linz und der Jungen Burg in Wien auf der Bühne.

Von 2016 bis 2020 absolvierte Julia Windischbauer ein Schauspielstudium an der Münchner Otto-Falckenberg-Schule. Im Mai 2019 wurde sie dort mit dem O.E. Hasse-Preis ausgezeichnet, der "herausragende Begabungen" fördern soll. Noch vor ihrem Abschluss erhielt Windischbauer 2019 ein Engagement an den Münchner Kammerspielen, wo sie für die Titelrolle in "The Vacuum Cleaner" in der Zeitschrift Theater heute eine Nominierung zur Nachwuchsschauspielerin des Jahres erhielt. Von der Spielzeit 2020/21 bis August 2023 gehörte sie dem Ensemble des Deutschen Theater Berlin an; dort stand sie unter anderem als Elisabeth in "Maria Stuart" und als Caliban und Antonio in "Der Sturm" auf der Bühne.

Nachdem sie bereits in einigen Kurzfilmen mitgewirkt hatte, spielte Windischbauer unter der Regie und an der Seite von Elena Wolff eine Hauptrolle in der lesbischen Beziehungsgeschichte "Para:dies" (AT 2022), bei der sie auch für Produktion und Schnitt verantwortlich zeichnete. Beim Filmfestival Max Ophüls Preis erhielt sie für ihr Darstellung die Auszeichnung in der Kategorie Bester Schauspielnachwuchs, beim Grazer Festival Diagonale den Schauspielpreis.

Im Sommer 2023 drehte Julia Windischbauer ihren ersten eigenen Film, bei dem sie in Personalunion als Regisseurin, Produzentin, Drehbuchautorin, Editorin und Hauptdarstellerin fungierte: "Callas, darling" (Start noch offen), über einen Roadtrip zweier ungleicher Frauen durch Albanien.

Zur Spielzeit 2023/24 wurde Windischbauer Ensemblemitglied des Wiener Burgtheaters, wo sie in beiden Hauptrollen von "Hildensaga. Ein Königinnendrama" debütierte, 2024 gefolgt von "Iphigenie auf Tauris". Beim Münchner Filmfest wurde im Juni 2024 das Familiendrama "Sonnenplätze" uraufgeführt, mit Windischbauer in einer Hauptrolle als krisengeschüttelte Autorin. Der Film erhielt mehrere Auszeichnungen und startete im August 2024 in den deutschen Kinos.