Родилась 27 ноября 1960 года в Днепропетровске. В 1984 году с отличием окончила Днепропетровский государственный университет по специальности "экономика труда". Во время учебы вышла замуж за Александра Тимошенко. Работала инженером-экономистом на Днепровском машиностроительном заводе имени Ленина. В 1991 году вместе с мужем учредила корпорацию "Украинский бензин". В 1995-1996 годах возглавляла корпорацию "Единые энергетические системы Украины".
С конца 90-х Юлия Тимошенко неоднократно избиралась депутатом Верховной рады от возглавляемой ею партии "Батькивщина". В 2004 году вместе с Виктором Ющенко была лидером "оранжевой революции". В 2007-2010 годах занимала пост премьер-министра Украины в правительствах Виктора Ющенко и Виктора Януковича. Последовательно выступала за интеграцию Украины в ЕС и против участия в Таможенном союзе ЕАЭС, позиционировала себя борцом против коррупции. В 2010 году баллотировалась на пост президента Украины и заняла второе место (45,45%), уступив первенство во втором туре Януковичу.
В 2011 году была осуждена на семь лет тюремного заключения по делу о превышении служебных полномочий при заключении газовых контрактов с Россией в январе 2009 года. Некоторые правозащитники считали ее политзаключенной. После смены власти на Украине в 2014 году Тимошенко вышла на свободу.