Non ne conosciamo la data di nascita, sappiamo che è figlio di Pietro Pippi e di Graziosa.
Il necrologio mantovano del 1 novembre 1546 fa risalire la data di nascita al 1449, mentre Vassari l'anticipa al 1492.
L'appellativo "Giulio Romano" si afferma dopo il trasferimento a Mantova per ricordare la città d'oprigine. Entrato giovanissimo nella bottega romana di Raffaello, Giulio collabora ad opere del maestro, che gli affida il ritratto di Giovanna d'Aragona e un ruolo importante nell'impresa delle Logge Vaticane.
Già negli anni romani, egli rivela una grande abilità grafica, raccogliendo inoltre, il lascito raffaellesco in campo architettonico.
Dopo la morte del maestro, nel 1520, Giulio completa il frammento tuttora esistente di Villa Madama e realizza, insieme a Gian Francesco Penni, la Sala di Costantino in vaticano: egli si qualifica così come il più brillante erede della maniera raffaellesca.
Agli anni romani risalgono molti quadri fra i quali la Pala Fugger a Santa Maria dell'Anima, la Lapidazione di Santo Stefano.
Con la mediazione di baldassarre Castiglione, Giulio si trasferisce nel 1524 presso la corte mantovana dei Gonzaga, ottenendo ben presto il monopolio sulle imprese architettoniche e decorative. Realizza il Palazzo del Te (1525-1535), dirigendone i cicli di affreschi e stucchi; ristruttura e decora l'appartamento di Troia a Palazzo Ducale, dove progetta anche il Padiglione della Rustica.
Nominato nel 1526 prefetto delle fabbriche gonzaghesche e superiori delle strade di Mantova, trascura i quadri da cavalletto, dedicandosi prevalentemente alla regia di una vasta bottega capace di tradurre rapidamente in stucchi e dipinti i suoi disegni.
Dopo la morte del duca Federico II (1540), Giulio lavora per il reggente Cardinale Ercole Gonzaga. Fra gli anni trenta e quaranta, è attivo nella chiesa di San benedetto in Polirone, nella ristrutturazione del Duomo di Mantova, in quella della propria casa, mentre dà vita ad una serie di disegni per arazzi, dipinti, argenterie, monumenti, apparati, scenografie.
La sua arte è apprezzata anche al di là delle Alpi: nel 1537 viene iniziato, su suo progetto, il palazza italiano di Landshut, per Ludovico X di Baviera; i riflessi evidenti della maniera giuliesca si riconoscono a Fontainebleau, con la mediazione di Francesco Primiticcio e sebastiano Serlio.
Da Elena Guazzi, sposata nel 1529, Giulio ha i figli Virginia, Criseide e Raffaello che vende all'antiquario Jacopo Strada i disegni del padre.