Julia Marton-Lefèvre est experte indépendante en matière de développement durable. Elle est membre du conseil d'administration d'ONGs, de fondations, d'universités et d’entreprises privées. Elle est actuellement présidente de plusieurs organisations, notamment du conseil d'administration de l'Alliance de Bioversity International et du CIAT (Centre International pour l'Agriculture Tropicale), du comité exécutif du Tyler Prize for Environmental Achievement, du conseil des donateurs du Critical Ecosystem Partnership Fund, et du conseil d’orientation stratégique du think tank français Iddri.  Les membres gouvernementaux de l'IPBES (Plateforme intergouvernementale scientifique et politique sur la biodiversité et les services écosystémiques) ont élu Julia comme membre du Bureau de l'IPBES en 2019. 
Jusqu’en janvier 2015, Julia Marton-Lefèvre a été directrice générale de l’Union Internationale pour la Conservation de la Nature (UICN), le plus grand réseau mondial de conservation et protection de l’environnement. En tant que directrice générale, elle a également été PDG du Secrétariat de l’UICN.

Avant de travailler 8 ans à l’UICN, elle a été recteur de l’Université pour la paix (UPEACE) des Nations Unies, dont le principal campus se trouve au Costa Rica. UPEACE est une université internationale qui propose des cours, des mises en situation et de la recherche sur des problèmes liés à la paix, au conflit, et à la sécurité environnementale. 
Avant cela, Julia Marton-Lefèvre a exercé plusieurs fonctions. Elle a notamment été directrice exécutive de LEAD (Leadership for Environment and Development) International, un programme mis en place par la Fondation Rockefeller pour rassembler et former des dirigeants en milieu de carrière venant du monde entier et travaillant dans différents secteurs afin de renforcer leurs compétences pour pouvoir répondre au mieux aux problèmes liés au développement durable. 

Julia Marton-Lefèvre a également été directrice exécutive du Conseil International des Unions Scientifiques (CIUS) basé à Paris. Le CIUS est une organisation non-gouvernementale qui rassemble 2 catégories d’organisations : des académies des sciences, qui sont des organismes nationaux et des unions scientifiques, organisations internationales et disciplinaires. 
Elle a commencé sa carrière internationale en travaillant pour le Programme des Nations Unies pour l’Environnement (PNUE) et a également travaillé à Paris dans les locaux de l’Unesco en tant qu’expert de programme d’éducation environnementale à l’échelle internationale.