Дэвид родился в семье еврeев - иммигрантов из России  Окончил среднюю школу им. Авраама Линкольна. В 1977 г. получил степень бакалавра в Массачусетском технологическом институте (MIT), в 1984 г. - степень доктора философии в Калифорнийском университете в Беркли. Джулиус получил известность как исследователь ноцицепции и терморецепции (возникновения ощущений боли и тепла). С 1990 г. - профессор Калифорнийского университета в Сан-Франциско. профессор Калифорнийского университета в Сан-Франциско. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине за 2021 год, совместно с американским учёным Ардемом Патапутяном, "за открытие рецепторов температуры и прикосновения". Дэвид Джулиус - член Национальной академии наук США (2004), Американской академии искусств и наук (2005), иностранный член Венгерской академии наук. За его плодотворные исследования молекулярных механизмов чувствительности кожи к болевым стимулам и температуре он получил также множество других научных наград.
   

Имя Дэвид - английская форма библейского имени Давид. Фамилия (и имя) Джулиус восходит к имени римского императора Гая Юлия Цезаря (100 - 44 до н.э.), значение неясно.