1 Temmuz 1971’de Massachusetts, ABD’de dört kardeşin en büyüğü olarak dünyaya geldi. Ailesi aslen İrlanda kökenlidir. Nicholson, modellik kariyeri yapmak üzere önce New York'a taşınmış ve bu kariyer hedefi onu Paris'e yönlendirmiştir. Hunter College'ta eğitim gören Julianne Nicholson, kamera karşısına ise 1990’lı yılların ikinci yarısında geçti. New York Undercover (1994),Dellaventura (1997), Nothing Sacred (1997) gibi dizilerde tek bölüm oyuncusu olarak yer aldı. Sonrasında irili ufaklı aile filmlerinde, romantik komedi ve uzun soluklu dizilerde boy gösterdi. Esas çıkışı ise Dedektif Megan Wheeler karakterini canlandırdığı Law & Order: Criminal Intent dizisi oldu. Nicholson, bu suç dramasında Dedektif Megan Wheeler olarak birdne çok sezonda rol aldı ve seyircinin beğenisini topladı. Julianne Nicholson’ın öne çıktığı diğer önemli yapımlar arasında Meryl Streep ve Julia Roberts gibi ünlü isimlerle birlikte oynadığı aile draması August: Osage County (2013); cinsel araştırmalar alanında önemli figürler olan William Masters ve Virginia Johnson'ın hayatını konu alan Masters of Sex (2013-2016); Enoch "Nucky" Thompson'ın karısı Margaret Thompson’ı canlandırdığı suç draması Boardwalk Empire (2011-2013); Stephen King'in aynı adlı romanından uyarlanan The Outsider (2020), ve yine bir başka suç draması olan Eyewitness (2016) sayılabilir. Blonde (2022), Rüya Senaryo (2023), Janet Planet (2023), Amateur ve Dope Girls projelerinde yer aldı. Ünlü aktör Jack Nicholson’ın akrabası sanılsa da, ikilinin soyadı benzerliği dışında herhangi bir ilgisi bulun mamaktadır.