Julie Vinter Hansen havde egentlig planlagt en karriere inden for forsikring, men i studietiden blev hun ansat på Københavns Universitets observatorium som beregner, og det skulle vise sig at ændre hendes karrierevej. I første omgang var hun ansat i en assistentstilling, men da en lovændring i 1921 fastslog lige adgang til alle offentlige tjenestestillinger uanset køn, blev hun ansat som observatør ved Københavns Universitet. Hun blev dermed den første kvinde, der fik embedsansættelse ved Københavns Universitet, og Danmarks første kvindelige observator. Hun var ansat ved det astronomiske observatorium på Københavns Universitet til sin død, men arbejdede også i en årrække ved Lick observatoriet i Californien.
I 1940 modtog Julie Vinter Hansen kvindelige astronomers største hædersbevisning fra American Astronomical Society. Som et af få mennesker har hun også fået opkaldt en planet efter sig, nemlig planeten 1544 Vinterhansenia, der blev opdaget i 1940'erne.
Julie Vinter Hansens gravmæle er erklæret bevaringsværdigt af Nationalmuseet pga. hendes fortjenester, og pga. hendes far, Jørgen Hansen, som også er nævnt på gravstenen. Han var politiker og en af den sjællandske brugsforeningsbevægelses skabere i slutningen af 1800-tallet.
Julie Vinter Hansen tog studentereksamen fra Natalie Zahles pigeskole, hvis grundlægger, Natalie Zahle, er begravet på Vestre Kirkegårds afdeling N.