Nel 1844 un gruppo di abitanti del borgo di Vanchiglia si era riunito per scegliere il luogo dove avrebbe dovuto sorgere la nuova chiesa, si dovette aspettare fino al 1855 perché si costituisse un comitato promotore per la raccolta degli opportuni fondi. Nonostante il contributo degli abitanti e di re Carlo Alberto (1798-1849) l’impresa però non riuscì a decollare. Solo nel 1862, grazie all’intervento della marchesa Giulia Falletti di Barolo (1786-1864) l’iter di progettazione poté essere ripreso. La cospicua offerta della benefattrice di mezzo milione di lire venne tuttavia dalla stessa vincolata a precise condizioni: che la chiesa si intitolasse a Santa Giulia; che il disegno per un tempio in stile gotico a tre navate venisse affidato all’ingegner Giovanni Battista Ferrante (1834-1913); che il comitato di Vanchiglia e il municipio di Torino concorressero per una somma non inferiore a 50 mila lire cadauno. Dopo che il consiglio comunale, il 24 maggio 1862, ebbe deliberato di intitolare la via dei macelli (l’attuale via Barolo) ad onore della marchesa, la prima pietra venne posta il 22 maggio 1863, festa di Santa Giulia. La nobildonna non ebbe però modo di veder terminata l’opera. Spegnendosi il 19 gennaio 1864, fu il lascito testamentario a far sì che il tempio venisse compiuto. Sebbene un regio decreto del 15 novembre 1865 avesse elevato la chiesa a parrocchia, solamente il 23 giugno 1866 l’edificio venne aperto al culto. La salma della marchesa, dal cimitero di Torino, vi venne traslata il 19 gennaio 1899.

La chiesa di Santa Giulia e le sue pertinenze, ovvero la casa parrocchiale e l'oratorio, vennero colpite durante le incursioni aeree del 13 luglio e del 13 agosto 1943. La chiesa e i locali adibiti a abitazione e convivenze riportarono danni alla copertura del tetto, crollo di plafoni, lesioni a volte e muricci, danni alla facciata e agli infissi, causati da soffio di bomba dirompente e spezzoni incendiari. L'oratorio subì il sinistramento di tutti i dieci locali. Bombe dirompenti causarono il parziale distacco del tetto e il crollo dei soffitti. Nell'agosto 1944, si registrava un ripristino parziale delle strutture.