Родился в польской еврейской семье в городе Лодзь. Старший брат поэтессы и переводчицы Ирэны Тувим. Окончил там русскую гимназию и в 1916-1918 годах изучал юриспруденцию и философию в Варшавском университете.
Дебютировал в 1913 году стихотворением «Просьба», опубликованным в «Варшавском курьере». На Тувима сильно повлияли такие поэты, как У. Уитмен и А. Рембо. В его поэзии часто использовался разговорный, повседневный язык. Оптимизм, отраженный в его ранних стихах, постепенно заменился горьким и опустошённым мировоззрением. Его поэма «Бал в опере», сатирически изображающая польское правительство, была запрещена цензурой.
Был одним из основателей экспериментальной литературной группы «Скамандр» в 1919 году. С 1924 года Тувим вёл еженедельную колонку в газете «Литературные новости».
В предвоенные 1930-е годы в стихах Тувима прозвучала резкая критика фашизма. После начала Второй мировой войны в 1939 году Тувим бежал из Польши в Румынию, затем перебрался во Францию, Португалию, Бразилию и, наконец в США. В 1946 году он вернулся в Польшу.
Перевёл на польский язык произведения русской и советской литературы («Слово о полку Игореве»; «Горе от ума» А. С. Грибоедова; поэзию А. С. Пушкина, В. В. Маяковского, Б. Л. Пастернака). Сборник избранных пушкинских стихов в переводах Тувима («Лютня Пушкина») получил высокую оценку Владислава Ходасевича.
Тувим был литературоведом и библиофилом, собиравшим необычные и редкие литературные явления. Это его хобби отразилось в изданном им «Антологии польской фрашки», собрании польских «дьяволиад» и коллекции необычных стиховых форм «Пегас дыбом».
Русским читателям он более всего известен стихотворениями для детей в переводах Самуила Маршака, Бориса Заходера, Эммы Мошковской и Сергея Михалкова и словотворческой фантазией «Зелень» в переводе Леонида Мартынова. Его лирические сборники на русском языке издавались неоднократно. Его миниатюры исполнялись в телевизионной передаче «Кабачок 13 стульев».
Юлиан Тувим скончался 27 декабря 1953 года в г. Закопане. Похоронен в Варшаве.
