Настоящее имя — Джули Энн Смит (Julie Anne Smith). Отец будущей актрисы, Питер Мур Смит, был военным судьёй, а мать, Анна, была занята на социальной работе психиатром. В 1983 году она получила степень бакалавра в Бостонском университете и переехала в Нью-Йорк, где Джули Энн Смит стала Джулианной Мур: в Гильдии актёров оказалось, что её имя уже «занято», поэтому Мур пришлось придумать себе новое. Джулианна Мур — левша. Полтора года проучилась в школе на Аляске. Окончила средную школу в Франкфурте, Германия, в 1979 году. У Джулианны шотландское происхождение по матери.