Du 27 mai au 6 juin 1999, Julie a pris part à la mission STS-96 à bord de la navette spatiale Discovery. Cette mission consistait à effectuer le premier amarrage manuel de la navette à la Station spatiale internationale, à la livraison et l'installation de quatre tonnes de matériel. Elle était responsable des systèmes de la station et opérait le bras robotique Canadarm en orbite.
De plus, elle était à bord de la navette spatiale Endeavour pour la mission STS-127, débutant le 15 juillet 2009. Durant cette mission de 16 jours remplie de tâches robotiques, l'équipage d'Endeavour réalisa cinq marches spatiales afin d'installer les éléments restants de Kibō, un complexe d'expérimentation construit par l'Agence spatiale japonaise. Les astronautes ont livré également six batteries pour la poutrelle P6, un mécanisme d'entraînement de rechange pour le transporteur mobile et une perche de rechange pour l'antenne en bande Ku.