Юлия Хлынина окончила Школу-студию МХАТ в 2013 году, где училась в мастерской Константина Райкина. С 2010 года начала сниматься в кино, дебютировав в сериале «Последняя минута». В 2012 году сыграла в фильме «Астра, я люблю тебя», а в 2013 году снялась в нескольких проектах, включая драму «Weekend» и сериал «Обмани, если любишь».

Наибольшую известность Хлынина получила за роль в сериале «Закон каменных джунглей» (2015). За свою карьеру актриса сыграла более 30 ролей, во многих из которых появлялась в обнаженном виде.