Julia Chambi est la troisième des six enfants de Martín Chambi (1891-1973) – l’un des premiers photographes autochtones d’Amérique latine – et de Manuela López. Elle naît à Sicuani (région de Cuzco), où son père a ouvert son premier atelier de photographie. Tous les enfants Chambi participent à l’entreprise familiale, et ce moyen de subsistance devient donc une sorte d’école où ils apprennent la photographie et entrent en contact avec les avant-gardes culturelles. La photographie devient ainsi pour J. Chambi un héritage, une pratique et une tradition.
La jeune fille étudie à l’école Santa Ana avant d’obtenir un diplôme d’études techniques en comptabilité. Par ailleurs, elle décide d’étudier différentes disciplines artistiques, notamment le dessin et la peinture, à l’école des beaux-arts Diego Quispe Tito, ainsi que la céramique au centre artisanal inca Juan Tomas Tuyro Tupac. J. Chambi collabore avec le service graphique de plusieurs médias et d’institutions locales, tout en jouant un rôle de plus en plus important dans l’atelier familial, où elle prend en charge les photographies de groupe et les portraits de famille. Avec ses frères et ses ami·e·s, elle fonde en 1954 le Ciné Club Cuzco, destiné à produire et à faire découvrir le cinéma andin. En 1961, elle est nommée collaboratrice de l’institut d’art américain de Cuzco ; en 1966, elle cofonde l’association des artistes plasticien·ne·s de Cuzco. Elle participe aussi activement au centre Qosqo d’art autochtone, à l’association des photographes professionnel·le·s de Cuzco et à l’Alliance française de Cuzco.

Au-delà de sa pratique, J. Chambi a un engagement politique en faveur de la promotion et de la redécouverte des expressions artistiques autochtones. Dans les années 1960, ce travail la conduit à occuper le poste de conseillère culturelle du maire de Cuzco. Elle est décorée du prix de la Culture de l’institut culturel national de Cuzco, ainsi que du prix pour la Promotion de la culture et de la médaille inca Garcilaso de la Vega de l’institut national de la Culture.

Son œuvre revêt un style mêlant le documentaire, la pratique commerciale d’atelier, le photojournalisme et la technique de la photographie à l’huile (ou « portraits peints »). J. Chambi travaille presque exclusivement aux formats 6 × 6 et  35 mm. Ses images documentent les fêtes, les sites archéologiques, les activités culturelles, les danses traditionnelles, les familles et les événements collectifs de la région de Cuzco. Elle photographie également les villes péruviennes d’Arequipa, Puno, Ayacucho, Lima et Iquitos, ainsi que plusieurs cités boliviennes et argentines. Dans les années 1980, J. Chambi prend la direction de l’atelier photographique Chambi, qui poursuit l’activité commerciale familiale et entreprend de rassembler et de préserver les quelque quarante mille images laissées par son père, Martín. Elle y travaille jusqu’à quelques mois avant sa mort en 2003, à l’âge de 84 ans.