В кино Юлия Агафонова дебютировала в 2004 году ролью Катрин в музыкальной ленте режиссера Леонида Рыбакова «Похитители книг».
Актерское образование Юлия Агафонова получила в Школе-студии МХАТ (мастерская Е.Б. Каменьковича), которую окончила в 2004 году. Актриса играет в московском «La’ Театре». В разное время была занята в спектаклях режиссеров: Сергея Виноградова «Опасные связи» (Сесиль), Вадима Дубовицкого «Стеклянная пыль» (работница отеля, санитарка) и «Слухи» (Кэсси Купер), Т.Ахрамковой «Париж спросонья» (Марыля). Кроме того Юлия Агафонова играла в спектаклях МХТ имени Чехова «Вечность и ешё один день» и Московского театра «Мастер» «Не все дома».
В кино Юлия Агафонова дебютировала в 2004 году ролью Катрин в музыкальной ленте режиссера Леонида Рыбакова «Похитители книг». Эта удивительная история рассказывала о жизни современной девушки и ее друзьях, таких же отчаянных молодых людях, не желающих мириться с серой обыденностью и скукой, жаждущих вырваться из мира реального в мир своих грез и фантазий.
Спустя год молодая актриса снялась в высоко рейтинговом сериале «Талисман любви». Юлия Агафонова сыграла цыганку Мариулу - красивую, гордую, свободную девушку, обладающую магнетическим взором, способным сводить с ума мужчин, и даром целительства.
В 2005-2010 годах актриса регулярно снималась в фильмах и сериалах. Среди ее ролей: Елена Бобкова в сериале «Рублевка Live»,
Марина Бояркина в сериале «Аэропорт-2», Юля в мелодраме «Слушая тишину», Лола Ермолова в сериале «Ермоловы», Соня Орлович в сериале «Обручальное кольцо», Молли в романтической мелодраме «Правдивая история об Алых парусах», Мадина в мелодраме «Голос матери», журналистка Инна в сериале «Огни большого города» и другие работы.
В 2011 году Юлия Агафонова была утверждена на роль Марии Вершининой в сериал «Закрытая школа». На экране актриса воплотила сложный в психологическом плане образ молодой женщины, сбежавшей из психиатрической больницы в поисках сына, которого у нее насильно отобрали. Ее героине предстоит испытать и надежду, и сомнения, и любовь, и разочарование…
2004 Похитители книг
2005 Талисман любви - сериал
2005 Рублевка Live - сериал
2006 Аэропорт-2 - сериал
2007 Час Волкова - сериал
2007 Слушая тишину
2007 Женская дружба
2007 Агентство Алиби - сериал
2008 Ермоловы - сериал
2008 Двое под дождем
2008-2012 Обручальное кольцо - сериал
2009 Тихие сосны
2009 Огни большого города - сериал
2009 Вольф Мессинг: Видевший сквозь время - сериал
2010 Правдивая история об Алых парусах / Червоні вітрила (Украина)
2010 Когда цветет сирень
2010 Голос матери
2010 Гаражи - сериал
2011-2012 Закрытая школа - сериал