Po studiach pracowała jako ekonomistka w dnieprzańskim Zakładzie Budowy Maszyn im. Lenina. W 1988 razem z mężem Ołeksandrem rozpoczęła działalność gospodarczą. W latach 1996-97 była prezesem Zjednoczonych Systemów Energetycznych, zajmujących się importem gazu. Uchodziła za bliską współpracowniczkę Pawła Łazarenki, premiera Ukrainy w latach 1996-97, sądzonego w Stanach Zjednoczonych za oszustwa finansowe.
Od 1996 roku była deputowaną i wiceprzewodniczącą partii byłego premiera Pawła Łazarenki - Hromady. Po ucieczce Łazarenki z kraju w 1998 roku założyła własne ugrupowanie Batkiwszczyzna (Ojczyzna). W 2000 roku poparła prezydenturę Leonida Kuczmy, za co w rządzie Wiktora Juszczenki objęła funkcję wicepremiera odpowiedzialnego za sprawy energetyczne. W tym samym roku bardzo ostro wystąpiła przeciw prezydentowi w związku z niewyjaśnioną śmiercią dziennikarza Grigorija Gongadzego i tzw. "aferą kasetową", kompromitującą głowę państwa. 13 lutego 2001 roku została aresztowana i spędziła ponad miesiąc w areszcie śledczym w związku z oskarżeniami o fałszerstwa i przemyt gazu, jednak w marcu sąd uznał aresztowanie za niezgodne z prawem. Latem 2001 roku prokuratura wszczęła kolejne śledztwo przeciw Tymoszence, co nie przeszkodziło jej w stworzeniu własnego bloku wyborczego - Bloku Julii Tymoszenko.
Była ścigana również przez prokuraturę rosyjską, która oskarżyła ją o korumpowanie w latach 90. wyższych urzędników Ministerstwa Obrony Rosji. Kiedy po raz pierwszy została premierem Ukrainy, międzynarodowy list gończy za Tymoszenko został cofnięty.
Zdaniem Tymoszenko, wszystkie zarzuty, jakie jej stawiano czy to na Ukrainie, czy w Rosji, mają charakter polityczny i związane są z jej walką z poprzednim prezydentem Ukrainy Leonidem Kuczmą.

Wybory 2004
Julia Tymoszenko stała się jedną z głównych postaci kampanii przed wyborami prezydenckimi w 2004 roku na Ukrainie oraz pomarańczowej rewolucji. Zrezygnowała z kandydowania i poparła Wiktora Juszczenkę jako głównego kandydata opozycji. Po wygranych wyborach przez Juszczenkę, 4 lutego 2005 roku została mianowana na premiera. 8 września 2005 roku na skutek kryzysu, w jakim znalazł się obóz pomarańczowych (partia Tymoszenko oskarżyła o korupcję polityków związanych z Juszczenką) prezydent zdymisjonował jej rząd. Wówczas Tymoszenko przemieniła się w jego oponentkę, unikając jednak zbyt ostrej krytyki pod adresem prezydenta.

Przegrana "pomarańczowych"
Po wyborach parlamentarnych w marcu 2006 roku Blok Julii Tymoszenko rozmawiał o odrodzeniu pomarańczowej koalicji z prezydencką Naszą Ukrainą, jednak negocjacje te zakończyły się porażką. Jej skutkiem było dojście do władzy prorosyjskiej Partii Regionów Ukrainy Wiktora Janukowycza. Kiedy w kwietniu 2007 r. Juszczenko rozwiązał Radę Najwyższą, oskarżając koalicję "regionałów", socjalistów i komunistów o korupcję polityczną, czyli o przeciąganie na jej stronę deputowanych opozycyjnych, Tymoszenko twierdziła, że koalicjanci proponują za to przedstawicielom opozycji "miliony dolarów i stanowiska".

Wybory 2007
W przedterminowych wyborach w 2007 roku jej blok zdobył 30,71 proc. głosów i 156 miejsc w parlamencie i choć zajął drugie miejsce po Partii Regionów Ukrainy uważany jest za faktycznego zwycięzcę tych wyborów. Taki wynik elekcji umożliwił bowiem ponowne dojście do władzy "pomarańczowym" (Blok Julii Tymoszenki i Nasza Ukraina Wiktora Juszczenki - BJuTy-NU/NS), którzy zawarli koalicję i wysunęli kandydaturę Tymoszenko na stanowisko premiera. Została ona przeforsowana dopiero w drugim głosowaniu 18 grudnia 2007 r.

W zbliżających się wyborach prezydenckich 2010 Tymoszenko jest jedną z dwojga - obok prorosyjskiego Wiktora Janukowycza - liczących się kandydatów.

Julia Tymoszenko ma opinię polityka charyzmatycznego i konsekwentnie wcielającego w życie swe plany, ale i kontrowersyjnego. Oponenci zarzucają jej nadmierny populizm. Tymoszenko nie wahała się wykorzystać w swojej kampanii prezydenckiej nawet epidemii grypy, którą ogłosiła 30 października, kiedy w całym kraju był tylko jeden potwierdzony przypadek świńskiej grypy. Podjęła też jako premier radykalne - według wielu fachowców - przesadne środki, które tylko wywołały panikę. Zwolennicy twierdzą zaś, że celem jej życia jest wyłącznie władza, co ma stanowić gwarancję, iż sprawując urząd premiera nie będzie myśleć o własnych korzyściach majątkowych.

Ukończyła studia ekonomiczne na uniwersytecie w Dniepropietrowsku, w 1999 roku obroniła doktorat na Kijowskim Narodowym Uniwersytecie Ekonomicznym.