Родилась 27 ноября 1960 года в Днепропетровске. При рождении Юлия Владимировна носила фамилию Григян, в старших классах взяла фамилию матери – Телегина, а в 1979 году, выйдя замуж за Александра Тимошенко, взяла фамилию супруга.
Окончила Днепропетровский государственный университет по специальности инженер-экономист. В 1999 году защитила в Киевском национальном экономическом университете кандидатскую диссертацию.
В конце 1980-х вместе с мужем занялась бизнесом, в частности – видеопрокатом.
В 1995 году создала корпорацию Единые энергетические системы Украины. В это же время Юлия Тимошенко становится членом партии Громада Павла Лазаренко, а после его отставки в 1997 году фактически возглавляет ее. В этом же году она впервые становится народным депутатом Украины.
В 1999 году она создает партию Батькивщина. В этом же году занимает пост вице-премьера по тепло-энергетическому комплексу в правительстве Виктора Ющенко.
В 2001 году ее отправляют в отставку и отправляют на 42 суток в Лукьяновский СИЗО по делу ЕЭСУ, по которому ей предъявляют ряд обвинений – от контрабанды российского газа до коррупции. Позже эти обвинения против нее были признаны судом несостоятельными и сняты.
В 2002 году Юлия Тимошенко впервые проводит фракцию Батькивщины в Верховную Раду. В этом же году она становится одним из организаторов акции «Украина без Кучмы!»
В 2004 году Юлия Тимошенко поддерживает кандидата в президенты Украины Виктора Ющенко.
В 2005 году после победы оранжевой революции она впервые возглавляет правительство, но уже в сентябре Виктор Ющенко отправляет ее в отставку.
В 2007-2010 годах вновь возглавляет Кабинет Министров, подписав, среди прочего, в 2009 году пресловутое газовое соглашение с Газпромом.
В начале 2010 года Юлия Владимировна проигрывает президентские выборы (45,47% против 48,95%) Виктору Януковичу, после чего весной Верховная Рада отправляет ее правительство в отставку, а против нее самой возбуждают ряд уголовных дел.
Летом 2011 года ее арестовывают, а осенью приговаривают к семи годам колонии за превышение полномочий при подписании газовых соглашений с Газпромом.
Весной 2012 года ее переводят из Качановской колонии в харьковскую больницу Укрзализныци.
В конце февраля 2014 года после свержения Виктора Януковича она выходит на свободу.