Юлия Хлынина родилась 11 января 1992 года в Москве. Отец — Олег Хлынин — инженер пожарной безопасности при МЧС России. Мать — Светлана Хлынина — учительница начальных классов. Родители в разводе.
С пяти лет будущая звезда занималась бальными танцами и хореографией.
В 2009 году Хлынины окончила лицей им. Фридмана с медалью, и вскоре принята в школу-студию МХАТ на курс Константина Райкина.
С первого курса участвовала в спектаклях театра «Сатирикон». Во время учёбы играла роль Джульетты в спектакле «Ромео и Джульетта». По окончанию вуза принята в труппу театра Моссовета.
С 2015 года работает в Волковском театре драмы города Ярославль. Играет в спектакле «Чайка. Эскиз» по пьесе А. П. Чехова «Чайка».
Также участвует в спектаклях «ГРОЗАГРОЗА» и «Иванов» Театра наций.
Дебютную роль в кино сыграла в возрасте 19 лет в фильме «Weekend» Станислава Говорухина.
Широкую популярность актрисе принесла работа в сериале «Закон каменных джунглей» на телеканале ТНТ.
В 2019 году Юлия Хлынина исполнила роль директора хоккейного клуба в спортивной ленте «Лёд 2», премьера которой состоялась 14 февраля 2020 года.
Диплом театральной премии им. М. И. Царева Союза театральных деятелей Российской Федерации за успешное постижение профессии «Актёр»