Народилася 7 листопада 1976 року у Інгульці.
Навчалася у Криворізькій загальноосвітній школі І-ІІІ ступенів № 114, закінчила факультет журналістики Дніпровського національного університету.
Працює на телебаченні з 20-ти років, починаючи в дніпропетровських редакціях столичного ТБ. У 1999 році Литвиненко, яка вже встигла показати себе на київських екранах з стрінгерськими репортажами для каналів «1+1» та «СТБ», запросили до Києва на «Перший національний». Згодом вона вже вела «Факти» на «ICTV», звідки пішла у розпал Помаранчевої революції по причинам цензури з боку керівництва інформаційної служби, яку очолював Дмитро Кисельов. Внаслідок цього журналістка пішла на канал «К1», де працювала в жанрі інтерв'ю відомих людей.
З 1994 до 1999 — стрингер телекомпаній «1+1» та «СТБ», репортажі із Дніпропетровська і області, прямі включення.
З 1996 до 1999 — телерадіокомпанія «11 Канал». (Дніпро). Випусковий редактор, ведуча програми «Новини». Автор і ведуча програми «Вот человек!» (документальні теле-есе). Радіостанція «RadioMix», ведуча прямого ефіру.
З 1999 до 2000 — автор і ведуча програми «Питання дня» (УТ-1).
З 2001 до 2003 — телеканал «ICTV». Ведуча інформаційної програми «Факти».
З 2007 до 2008 — головний редактор журналу «TELECITY» (належав до холдингу «Главред-медіа»). Авторами видання були, зокрема, Микола Вересень, Роман Скрипін, Ольга Герасим'юк, Єгор Соболєв, Кирило Вишинський, Дмитро Кисельов та інші. За словами головної редаторки, видання було адресоване, хто хоче знати кухню телебачання зсередини, розуміти, як і навіщо з'являються програми, навіщо створюються телекомпанії.
З 2004 до 2008 — телеканал «К1». Автор і ведуча програми «Позаочі».
3 2008 до 2012 року — телеканал «Інтер». Автор та ведуча оновленої програми «Позаочі», співведуча програми «Місце зустрічі» на телеканалі «Інтер» (з березня 2009), ведуча ток-шоу «Розбір польотів» (з жовтня 2010 року). Під час президентських виборів 2019 року журналістка пояснила в інтерв'ю Євгену Кисельову, що її у 2012 році звільнив тодішній генпродюсер каналу Володимир Зеленський.
З березня 2014 року — автор та ведуча програм на радіо «Вєсті», з серпня 2015 року — генеральний продюсер радіостанції.
З грудня 2016 року — ведуча програми «Будні» на проросійському телеканалі NewsOne. Згодом вела різні проекти на каналі, в тому числі «20/22 с Литвиненко и Апасовым», «Хронологія дня», «Велике інтерв'ю», «Великий вечір». Наприкінці серпня 2017 року з'явилась інформація, що Юлія Литвиненко візьме участь в одному з проектів нового телеканалу «Прямий», але в останній момент відмовилась від пропозиції топ-менеджменту каналу через покращення умов на NEWS ONE. В листопаді 2017 року разом с Василем Головановим стала співведучою нового політичного шоу «Український формат».
З травня-грудня 2018 року — ведуча телеканалу «Прямий».
З 26 червня 2019 року — ведуча програм «Правила життя» та «Треба поговорити» на проросійському телеканалі «ZIK».
З 30 серпня 2021 року — знову ведуча телеканалу «Прямий».
Взяла участь у президентських виборах 2019 року, отримавши 20042 (0,1 %) голосів.
Розлучена, виховує доньку Сашу.
03.09.2019