Рекордсмен по количеству медалей чемпионатов мира среди всех отечественных (советских и российских) пловцов — 17 (6 золотых, 7 серебряных, 4 бронзовые). Входит в 10-ку лучших в истории чемпионатов мира среди всех пловцов по общему количеству наград на индивидуальных дистанциях (15).
Юлия Ефимова родилась в Грозном. В 1994 году из-за Первой чеченской войны ей с семьёй пришлось переехать в Волгодонск, где Юлия в шестилетнем возрасте начала тренироваться в СДЮШОР № 2 под руководством своего отца Андрея Михайловича Ефимова[3]. Он решил записать Юлию официально в секцию для занятий, потому что его дочь и так там проводила много времени — дома ее оставить было не с кем[4]. По утрам они совершали спортивную прогулку. Тренер старался разнообразить спортивный режим для того, чтобы ребенок не утратил интерес к занятиям[5]. Когда Юлия стала мастером спорта, ее отец решил, что ей необходимо заниматься у другого тренера[4].
В 2005 году Ефимова переехала в Таганрог, где до 2011 года тренировалась у заслуженного тренера России Ирины Вятчаниной; именно под руководством Вятчаниной Юлия достигла первых серьезных успехов на международной арене.
Отец оказывал моральную поддержку, когда тренировки проходили тяжело, и Юлия Ефимова хотела все бросить и вернуться домой. Он уговаривал потерпеть, и заниматься дальше[6].
С марта 2011 по 2016 годы спортсменка проживала в Калифорнии и тренировалась у Дэвида Сало[7]. После Олимпиады в Рио-де-Жанейро из-за допингового скандала с мельдонием Ефимовой пришлось расстаться с Сало[8]. В настоящее время вновь тренируется под руководством отца.
Трёхкратная чемпионка Европы 2007 года в плавании на короткой воде (50, 100 и 200 метров брассом), чемпионка (200 метров брассом) и серебряный призёр (50 метров) чемпионата Европы 2008 года. Была рекордсменкой Европы и чемпионатов Европы на дистанции 100 метров брассом.
В 2013 году на чемпионате мира в Барселоне завоевала золотую медаль на дистанции 200 метров, обогнав Рикке Педерсен и Майку Лоуренс, попутно обновив рекорд России, — 2.19,41 минуты. На дистанции 50 метров брассом обновила мировой рекорд в предварительном заплыве — 29,78 секунд. В полуфинале литовка Рута Мейлутите отобрала мировой рекорд у Ефимовой (29,48 секунд), но в финале россиянка показала время 29,52 секунд (новый рекорд России) и опередила литовку на 0,07 секунды, став трёхкратной чемпионкой мира в 50-метровом бассейне.
В январе 2014 года стало известно, что тест на допинг, сданный во внесоревновательный период в октябре 2013 года, дал положительный результат на наличие стероидного гормона дегидроэпиандростерона. Юлия Ефимова написала объяснительную, где признала употребление пищевой добавки, которая содержала запрещённые субстанции[9]. Бывший главный тренер национальной команды Андрей Воронцов предположил, что биодобавки, которые применяла Ефимова, помогали спортсменке в борьбе с лишним весом[10]. В результате, 13 мая 2014 года была дисквалифицирована на 1,5 года с 31 октября 2013 года до 28 февраля 2015 года, а также была лишена пяти медалей чемпионата Европы на короткой воде 2013 года.
В августе 2015 года, через пять месяцев после завершения срока дисквалификации, на чемпионате мира в Казани впервые в карьере выиграла золото на дистанции 100 метров брассом, показав в финале результат 1.05,66 минуты (на 0,06 секунды медленнее, чем в полуфинале). Рекордсменка мира и чемпионка мира 2013 года на этой дистанции Мейлутите отстала на 0,70 сек.
На дистанции 50 метров брассом выиграла бронзу с результатом 30,13 секунд (на 0,08 секунды медленнее чемпионки), а на 200-метровке брассом не смогла выйти в полуфинал, показав 17-й результат в предварительных заплывах при 16 квалифицирующихся в полуфинал. Юлия принесла России две из четырёх медалей, выигранных в плавании на домашнем чемпионате мира, в том числе единственную золотую.
С 17 марта[11] по 12 июля[12] 2016 года была временно отстранена от участия в соревнованиях в связи с возможным нарушением антидопинговых правил (употребление мельдония).
В 2019 году на чемпионате мира в Кванджу завоевала весь комплект медалей в брассе (золото на 200 м, серебро на 100 м и бронзу на 50).[16]
В мае 2021 года на чемпионат Европы, который проходил в Венгрии в Будапеште, на дистанции 200 метров брассом стала бронзовым призёром, показав время в финале 2:22,16. На дистанции 50 метров брассом завоевала бронзовую медаль, проплыв в финале за 30,22[17].
Выступления на Олимпийских играх и чемпионатах мира
«Серебряная лань» — лучший спортсмен года (Федерация спортивных журналистов России, 18 декабря2013 года)[19]
Орден Дружбы (25 августа2016 года) — за высокие спортивные достижения на Играх XXXI Олимпиады 2016 года в городе Рио-де-Жанейро (Бразилия), проявленные волю к победе и целеустремленность[20].