Родилась 4 июля 1981 года в городе Красный Кут Саратовской области в семье ветеринарного врача Александра Петровича и школьной учительницы Зои Григорьевны Зиминых. Некоторое время семья жила в посёлке Краснокутского зооветтехникума в пяти километрах от Красного Кута. Сестра Елена — руководитель народного хора.

Со второго класса Юлия училась в музыкальной школе, которую окончила на отлично. Ещё в детстве твёрдо решила стать актрисой. В 1999 году поступила на актёрский факультет Саратовской консерватории (курс Риммы Беляковой). Учёбу девушка закончила в 2003 году, сыграв несколько ролей в дипломных спектаклях.

Работала в «Классном театре» в Москве.

В 2004 году среди 200 претенденток режиссёр Рауф Кубаев выбрал Юлию для съёмок в роли Кармелиты в телесериале «Кармелита». Ещё раз пройдя кинопробы, Юлия была утверждена на главную роль Кармелиты.

В 2006 году в составе российской команды девушка приняла участие в телеигре «Форт Боярд».

С 4 августа 2010 года — ведущая передачи «Доброе утро» на «Первом канале», сменив Александра Мирзаяна.

В 2010 году принимала участие в телешоу «Танцы со звёздами» в паре с танцором Николаем Пантюхиным.

В 2011 году снялась в клипе Dj Boyko & Katy Queen «Я люблю тебя».

С 8 сентября по 29 декабря 2013 участвовала в паре с фигуристом Петром Чернышёвым в телешоу Первого канала «Ледниковый период-4».

Во время съёмок сериала «Кармелита» Юлия начала встречаться с исполнителем роли цыгана Стёпки, Владимиром Череповским. Однако вскоре пара рассталась.

В 2010—2013 годах Зимина встречалась с актёром Максимом Щёголевым.

Весной 2015 года родила дочь Симону.