1908. március 3-án született Budapesten. Már kislányként kitűnt gyönyörű hangjával, így szülei támogatásával a Liszt Ferenc Zeneművészeti Főiskola ének tanszakára iratkozhatott be. Tizenkilenc éves volt, amikor csodálatos hangja előbb francia városok közönséget kápráztatta el, majd alig húszévesen a székesfővárosi zenekar tehetségvédelmi koncertjén is bemutatkozott.
Színpadra legelőször Mozart Don Giovanni című operájának Elvira szerepében lépett a mai Erkel Színház elődjében, a Városi Színházban. Az ifjú énekesre csakhamar a Magyar Állami Operaház is felfigyelt és 1929-ben ösztöndíjat ajánlott számára. Az Operaházban a következő évben Mozart Szöktetés a szerájból című operájának Blonde szerepében debütált.
A társulatnak csaknem négy évtizedig volt a tagja, 1969-ig magánénekese, vezető lírai szopránja, később örökös taggá választották.
Az egyik legsokoldalúbb szoprán műfajtól függetlenül lírai és drámai szerepekben egyaránt kiemelkedőt nyújtott, kortársai közül elsősorban tökéletes énektechnikájával emelkedett ki.
Zenei repertoárja széles skálán mozgott, kiváló külső adottságai mellé színészi tehetség is párosult: királynői személyisége az élet szeretetét tükrözte. Pályafutása alatt számos európai operaházban fellépett vendégként.
Elsősorban Mozart és Puccini stílusa állt hozzá közel, szívesen alakított érzékeny lelkű, szenvedő, lírai hősnőket. Drámai Verdi-hősnőt soha nem énekelt, mert ezt alkatától idegennek tartotta, egyetlen színpadi Erkel-szerepe Gara Mária volt a Hunyadi László című operában, s többször dirigálta őt Otto Klemperer Wagner-operákban.
Legemlékezetesebb szerepei: Desdemona (Verdi: Otello), Margit (Gounod: Faust), Susanna (Mozart: Figaro házassága), Puccini operáiban Mimi (Bohémélet), Cso-cso-szán (Pillangókisasszony), Liù (Turandot) és a Tosca címszerepe.
A könnyedebb műfaj sem állt tőle távol, emlékezetest nyújtott nagyoperettek temperamentumos szubrettjeként.
Több Lehár-operett és -daljáték bemutatóján énekelt a szerző vezénylete mellett, s maradandót alkotott Johann Strauss-zeneművekben is.
1966-ban a rádióban vele készült az első kísérleti sztereó hangfelvétel, amelyen operaáriákat énekelt az MRT Szimfonikus Zenekarának kíséretével.
Az énekléstől saját elhatározásából vonult vissza, amikor hangja még teljességében csillogott. Kiemelkedő művészi teljesítményéért 1953-ban érdemes művész címmel tüntették ki, 1959-ben kiváló művész lett, a Kossuth-díjat 1956-ban kapta meg. 1994-ben művészi pályája elismeréseként megkapta a Magyar Köztársasági Érdemrend Középkeresztjét.
Orosz Júlia életének 90. évében, 1997. október 19-én halt meg Budapesten. 2010-ben emléktáblát avattak a XIII. kerületben egykori Hollán Ernő utcai otthona falán.
