Este matrimonio celebrado en el 59 a.C., fue muy criticado por algunos políticos del momento, especialmente por Cicerón y Catón. A pesar de estas opiniones y de la gran diferencia de edad entre ellos, las fuentes sostienen que fue una unión dichosa. Durante los años en los que estuvieron casados, Julia acompañó a Pompeyo en algunos de sus viajes y pasaban largos períodos juntos en las fincas que el triunviro tenía a lo largo de la península itálica. Este hecho también fue censurado por ciertos políticos que acusaban a Pompeyo de haber abandonado sus obligaciones para estar con su esposa.

En el 55 a. C. Julia sufrió un aborto. Algunas fuentes atribuyen este infortunio al impacto emocional que produjo en ella ver a Pompeyo con la ropa ensangrentada tras los alborotos producidos en los comicios. No mucho tiempo después Julia volvió a quedarse encinta. Pero desgraciadamente, ella murió en el parto en el 54 a.C. El bebé también falleció unos días después. La prematura muerte de Julia afectó profundamente a César y a Pompeyo y aceleró la ruptura definitiva entre ambos que desembocó en la Guerra Civil.

Julia iba a ser enterrada en una de las villas de Pompeyo por expreso deseo de éste, pero una muchedumbre se llevó sus restos y les dio sepultura en el Campo de Marte a pesar de la oposición de los tribunos y sin contar con el permiso pertinente. Es posible que, con este honor, el pueblo quisiese reconocer el papel que Julia había desempeñado como mediadora entre César y Pompeyo y que había permitido alejar durante un tiempo el fantasma de la Guerra Civil al que tanto temían. Años después de su muerte, en el 46 a.C., César celebró en su memoria una serie de espectáculos de gladiadores y combates navales.