A livello individuale è stato più volte inserito dall'IFFHS nelle classifiche dei più fortinumeri 1 in attività, posizionandosi terzo nel 2009[5] e secondo nel 2010.[6] LaUEFA lo ha premiato con il titolo di miglior portiere dell'edizione2009-2010 dellaChampions League. Inoltre nel 2009 e nel 2010 ha vinto l'Oscar del calcio AIC come miglior giocatore nel suo ruolo.
In attività era un portiere agile e reattivo,[4][8] essenziale negli interventi,[9] sicuro nelle uscite[3][4] e dotato di un buon senso della posizione.[4][8] Abilissimo nel parare i rigori,[10] possedeva anche una buona tecnica individuale e un ottimo rinvio.[11]
Júlio César inizia la sua carriera professionistica con ilFlamengo nel 1997, come vice del veteranoClemer. Dal 2000 diventa il portiere titolare del club, vincendo il campionato carioca per quattro volte. Le prestazioni di alto livello fornite con il club culminano con la chiamata dellanazionale brasiliana in vista dellaCopa América 2004, che vince da protagonista, attirando le attenzioni dei club europei.
Júlio César in riscaldamento prepartita con l'Inter nel 2009
Nel gennaio 2005 si accorda con l'Inter che, avendo raggiunto il tetto massimo di extracomunitari tesserabili, lo fa tesserare dalChievo tramite la comproprietà.[12] Chiuso daLuca Marchegiani eSergio Marcon, non colleziona alcuna presenza con i clivensi.
Nell'estate seguente si trasferisce definitivamente a Milano. Vince subito laSupercoppa italiana, pur rimanendo in panchina.[13] Partendo come riserva diFrancesco Toldo, esordisce inSerie A il 28 agosto 2005, nella partita vinta per 3-0 sulTreviso.[14] La prima stagione a Milano, che lo vede anche debuttare nellecoppe europee,[15] termina con il successo inCoppa Italia,[16] cui si aggiunge, dopo i fatti diCalciopoli, anche loscudetto. Sotto la guida tecnica diRoberto Mancini offre buone prestazioni, dimostrandosi efficace nel parare i rigori[17] e togliendo il posto da titolare a Toldo.[18] Contribuisce in maniera fondamentale ai grandi successi nerazzurri degli anni seguenti, che vedono la vittoria di quattro campionati consecutivi (dal2007 al2010) e dellaChampions League nella stagione2009-2010, nella quale la squadra milanese, guidata dall'allenatoreportogheseJosé Mourinho, diventa la prima e finora unica società italiana a conseguire ilTriplete, vincendo il campionato nazionale, laCoppa Italia ed il massimo torneo continentale:[19] in particolare la grande prestazione offerta nella semifinale di ritorno di Champions League contro ilBarcellona si rivela fondamentale per il passaggio del turno e l'accesso alla finale, vinta poi contro ilBayern Monaco per 2-0.[20] Nel 2010 vince anche laCoppa del mondo per club.[21]
Con 300 presenze al suo attivo, lascia l'Inter al termine della stagione 2011-2012, sostituito dalloslovenoSamir Handanovič quale nuovonumero uno nerazzurro.[22][23][24] Nel campionato italiano ha un bilancio di 10 rigori parati su 26 affrontati.[10]
Il 19 agosto 2014 viene acquistato dalBenfica. Grazie anche alle sue parate, la squadra di Lisbona si aggiudica con una giornata di anticipo lo scudetto.[29] Conquista il titolo nazionale anche nei due anni successivi.
Svincolatosi dal club portoghese,[30] nel gennaio 2018 fa ritorno alFlamengo firmando un contratto trimestrale,[31] alla cui scadenza si ritira dal calcio giocato.[32]
Júlio César entra a far parte in pianta stabile dellanazionale brasiliana a partire dal 2003, anno nel quale fa parte dei convocati per laConfederations Cup. I verdeoro non vanno però oltre il girone eliminatorio.
Nel 2004, complice l'assenza diDida, viene scelto dalcommissario tecnicoCarlos Alberto Parreira come titolare inCopa América. Gioca tutte le partite del torneo, rivelandosi fondamentale per la vittoria del trofeo: nella finale contro l'Argentina, dopo il 2-2 maturato al termine dei tempi regolamentari, neutralizza un tiro dal dischetto nella serie di rigori decisiva per l'assegnazione del trofeo. Viene convocato anche per ilcampionato del mondo 2006 disputatosi inGermania. Il Brasile si ferma ai quarti, eliminato dallaFrancia.
Con l'avvento diDunga come commissario tecnico della nazionale brasiliana, diventa il portiere titolare dei verdeoro. Il 15 ottobre 2008, al termine della partita Brasile-Colombia (0-0), stabilisce il record di imbattibilità per un portiere della nazionale brasiliana (492 minuti senza subire gol).[33] Nel 2009 gioca tutte le partite della vittoriosaConfederations Cup. La finale con gliStati Uniti regala a Júlio César il secondo successo con la sua nazionale. Viene convocato un anno dopo anche per ilcampionato del mondo 2010, disputatosi inSudafrica. Il Brasile si ferma nuovamente ai quarti di finale, al cospetto deiPaesi Bassi.
Nel 2011 viene chiamato dal commissario tecnicoMano Menezes per disputare laCopa América. Anche questa esperienza si rivela poco fortunata: il Brasile riesce a qualificarsi ai quarti di finale della competizione ma viene eliminato ai rigori dalParaguay. Colleziona una sola presenza nel 2012, uscendo poi dal giro delle convocazioni, ma torna in pianta stabile nel gruppo col nuovo tecnicoLuiz Felipe Scolari.
Nel 2013 il Brasile vince laConfederations Cup anche grazie anche ai suoi interventi. In finale i verdeoro battono laSpagna per 3-0.[34] Nelcampionato del mondo 2014, disputato in casa, Júlio César viene schierato ancora una volta come titolare. È decisivo nella sfida degli ottavi di finale contro ilCile vinta ai calci di rigore, neutralizzando due dei tiri dal dischetto degli avversari e permettendo così ai verdeoro di accedere ai quarti di finale. Il torneo si chiude però male per il Brasile, che viene eliminato in semifinale dallaGermania con un pesante 7-1 e perde anche la finale per il terzo posto contro i Paesi Bassi.
Alla fine della rassegna iridata, Júlio César dà l'addio alla nazionale brasiliana, chiudendo con 87 presenze.
Dopo il ritiro entra a far parte del progetto "Wine of the Champions" di Fabio Cordella per la produzione di vino con il suo nome.[35]
Nell'estate del 2019 è ambasciatore dell'Inter in occasione della tournée asiatica,[36] per poi diventare procuratore[37] ebrand ambassador del suo vecchio club.[38]