Julio Quintana est né à Los Angeles, l'aîné de cinq frères. Ses parents ont tous deux quitté Cuba après près d'une décennie sous la révolution de Castro, s'installant en Californie, où son père est devenu le premier de sa famille à obtenir un diplôme universitaire.

Peu après sa naissance, la famille de Quintana a déménagé à Kenai, en Alaska, et au cours de la décennie suivante, ils ont déménagé cinq fois de plus, vivant dans diverses villes à travers la Californie, la Louisiane et le Texas, ce qui a peut-être contribué à la fascination de Quintana pour les différences et les points communs culturels.

En 2000, Quintana s'est inscrit au programme de génie mécanique de l'Université du Texas à Austin, mais a ensuite changé pour des études religieuses, où il a exploré la palette diversifiée d'histoires et de mythologies qui ont façonné l'histoire humaine. Intrigué par le rôle que jouent les histoires dans la formation des identités humaines, il a élargi ses études pour inclure un deuxième diplôme en radio-télévision-film.

Après avoir obtenu son diplôme, Quintana a travaillé sur The Tree of Life (2011) et To The Wonder (2012), où il a développé son style unique sous la tutelle du légendaire réalisateur Terrence Malick. Il a ensuite écrit et réalisé son premier long métrage, The Vessel, avec Martin Sheen, que Malick a produit exécutif et qui est sorti en salles en 2016 à la louange de la critique.