Julie Letai naît le à Boston[1], troisième de sa fratrie[2].
Enfant, elle fait d'abord du patinage artistique, commençant sur la glace dès deux ans parce que ses parents l'emmènent à l'entraînement de ses aînés, puis intégrant un club entre quatre et six ans[2],[3]. Sa mère l'inscrit en 2007 dans un club de patinage de vitesse, voyant que sa fille préfère sprinter plutôt que faire des figures[4] et qu'elle déteste porter les jupes imposées en compétition[2].
En 2018, elle subit une opération du genou droit, puis au genou gauche en 2020[5]. Elle vit et s'entraîne à Salt Lake City; pendant son temps libre, elle joue de la batterie[4]. Son entraîneur est Wang Hongyang en club, puis Stephen Gough en national[4].
Elle participe à plusieurs finales B de coupe du monde lors de la saison 2023-2024[3]. En 2024, elle est deuxième aux championnats du monde au relais féminin avec les mêmes coéquipières sauf Maame Biney[1], la première médaille américaine dans cette épreuve depuis 2012[3]. En individuel, elle finit septième du 500 mètres et 41e du 1500 mètres[4]. Elle étudie la médecine en parallèle[2].
À l'été 2024, elle souffre d'une blessure à la hanche qui a des complications. Elle doit se faire opérer en et rater presque toute la saison internationale[3]. En , juste après sa reprise, elle souffre d'une commotion cérébrale, puis d'une blessure au fémur[3]. En septembre, elle parvient à être deuxième du 500 mètres et troisième du 1000 mètres aux championnats nationaux, arrivant deuxième au classement général derrière Corinne Stoddard: elle se qualifie alors pour la coupe du monde 2025-2026[3]. Elle termine la saison 25e du 500 mètres et 26e du 1000 mètres, ce qui la qualifie pour les Jeux olympiques de 2026[3]. Au relais, l'équipe féminine des États-Unis a une médaille d'argent et une de bronze lors de la saison de coupe du monde[3].
