Julianne Moore kam am 3. Dezember 1960 in der Militärbasis Fort Bragg, North Carolina als Julie Anne Smith zur Welt. Da ihr Vater als Richter bei der US-Army sowohl im Inland als auch im Ausland stationiert war, zog die Familie oft um. Als Teenager lebte Moore in Frankfurt am Main, wo sie auch den Abschluss an der American High School absolvierte.
Da bei der Screen Actors Guild alle Variationen ihres Namens vergeben waren, musste Moore tricksen. So wurde aus Julie Anne Smith, nach Zusammenfassen der Vornamen und dem zweiten Namen des Vaters: Julianne Moore. Die Schauspielkarriere nahm in Robert Altmans Ensemble-Drama „Short Cuts“ Fahrt auf. Steven Spielberg wurde in „Auf der Flucht“ (1993) auf sie aufmerksam und besetzte Moore in „Vergessene Welt: Jurassic Park“. In den Folgejahren spielte Moore in mehreren Major- und Independent-Produktionen. Darunter die Liebeskomödie „Nine Month“ mit Hugh Grant, neben Sylvester Stallone in „Assassins – Die Killer“ sowie in „Mein Mann Picasso“ mit Anthony Hopkins.
Eine Oscar- und Golden Globe-Nominierung brachte ihr die Rolle der Amber Waves in „Boogie Nights“ ein. In „Hannibal“ (2001) trat Julianne Moore als Clarice Starling in die Fußstapfen von Jodie Foster. Die Meinungen über die Fortsetzung von „Das Schweigen der Lämmer“ (1991) gingen auseinander. Viel erfolgreicher waren die Dramen „Dem Himmel so fern“ und „The Hours“, für die Moore zwei Nominierungen der Screen Actors Guild als beste Haupt- bzw. Nebendarstellerin erhielt.
Für die Darstellung einer an Alzheimer erkrankten Frau im Drama „Still Alice – Mein Leben ohne Gestern“ wurde Moore mit einem Oscar (Beste Hauptdarstellerin) und einem Golden Globe Award (Beste Hauptdarstellerin Drama) ausgezeichnet.