Il più giovane dei figli di Lorenzo il Magnifico e di Clarice Orsini, nacque a Firenze il 12 marzo 1479. Come i suoi fratelli ricevette un'ottima educazione ed ebbe tra i suoi precettori Angelo Poliziano.
Nel 1492 morì Lorenzo de'Medici e fu suo successore il primogenito Piero detto il Fatuo che nel 1494 fu cacciato con la famiglia da Firenze a seguito di una rivolta popolare capeggiata da Savonarola. Anche Giuliano seguì la famiglia in esilio a Venezia.
Quando nel 1512 l'esercito della Lega Santa riaprì ai Medici le porte di Firenze, Piero il Fatuo era già morto, annegato nel fiume Garigliano durante la ritirata dei Francesi.
I due figli maschi superstiti di Lorenzo, Giovanni e Giuliano, presero in mano il governo di Firenze ma nel 1513 Giovanni fu eletto papa (Leone X) e ben presto si preoccupò di far avere titoli e privilegi ai suoi parenti. Giuliano ebbe il titolo di duca di Nemours dal re di Francia Francesco I del quale nel 1515 sposò la zia Filiberta di Savoia. Mentre la signoria di Firenze andò a Lorenzo de'Medici figlio di Piero il Fatuo, Giuliano veniva nominato capitano generale delle forze della Chiesa e riceveva altri titoli. Probabilmente il nepotismo di Leone X lo avrebbe portato ancora più in alto se non fosse morto prematuramente il 17maro 1516.
Il suo monumento funebre fu realizzato da Michelangelo. si tratta della tomba ornata con le allegorie del giorno e della notte nella Sacrestia Nuova della Basilica di San Lorenzo a Firenze.
Dalla moglie Filiberta di Savoia, Giuliano non ebbe figli. Prima del matrimonio aveva avuto un'amante di nome Pacifica Brandani dalla quale nacque Ippolito che divenne cardinale.