Nació en La Habana, Cuba, el 5 de septiembre de 1926. De 1951 a 1953 estudió dirección cinematográfica en el Centro Sperimentale di Cinematografía de Roma, donde se graduó como director cinematográfico. Muy joven trabajó como director y actor de teatro vernáculo en la Compañía Juvenil Renacimiento. Posteriormente dirigió y escribió programas radiales. Participó en la creación del notable grupo Teatro Estudio. Fue miembro de la Sociedad Cultural Nuestro Tiempo, en la que presidió su Sección de Cine.

En 1955 tuvo su primera experiencia cinematográfica cuando dirigió el corto El Mégano con la colaboración de Tomás Gutiérrez Alea y donde participaron también Alfredo Guevara, José Massip y el fotógrafo Jorge Haydú. Este film es considerado el antecedente del nuevo cine cubano. En 1959 es nombrado jefe de la sección de cine de la Dirección de Cultura del Ejército Rebelde donde se realizaron los dos primeros documentales de la Revolución: Esta tierra nuestra, de Tomás Gutiérrez Alea  y La vivienda, dirigido por él mismo.

Fue uno de los fundadores del Instituto Cubano del Arte e Industria Cinematográficos (ICAIC), en el que desempeñó los cargos de Director de Programación Artística, Vicepresidente primero y Presidente de la institución hasta 1991. Viceministro de Cultura entre 1982 y 1990, tiempo en el cual dirigió el Festival Internacional del Nuevo Cine Latinoamericano. Sus trabajos teóricos han sido ampliamente divulgados en Cuba y en el extranjero; de ellos se destaca especialmente Por un cine imperfecto (1969).

Paralelamente a sus funciones administrativas, realizó filmes documentales y de ficción. Dada su experiencia en el medio cinematográfico, fue de los primeros en filmar largometrajes de ficción después de la fundación del ICAIC en 1959: Cuba baila (1960) y El joven rebelde (1961), con argumento de Cesare Zavattini.

Su tercer largometraje, Aventuras de Juan Quinquín (1967), sobre la base de la novela Juan Quinquín en Pueblo Mocho, de Samuel Feijóo, es considerado un filme clásico de la cinematografía cubana.

En la década del setenta García Espinosa se dedicó principalmente a la realización de documentales: Tercer Mundo, Tercera Guerra Mundial (1970), con la colaboración del escritor Roberto Fernández Retamar, exploró la guerra de Viet Nam y los crímenes cometidos por Estados Unidos en ese contexto. Le siguió La sexta parte del mundo (1977), homenaje de los cineastas cubanos al sexagésimo aniversario de la Revolución de Octubre, donde se involucró como director general. Al año siguiente realizó Son o no son, una suerte de ensayo cinematográfico.

En 1989 realizó La inútil muerte de mi socio Manolo, sobre la base de la pieza teatral Mi socio Manolo, de Eugenio Hernández Espinosa. Su película más importante en la década del noventa fue Reina y Rey (1994), un drama sensible sobre la vejez y la soledad.

Julio García Espinosa colaboró en la escritura del guión de numerosas películas, entre las que se encuentran Lucía, de Humberto Solás, La primera carga al machete, de Manuel Octavio Gómez y El otro Francisco, de Sergio Giral.

Fue Miembro Fundador del Comité de Cineastas de América Latina y de la FNCL, miembro de la Academia de Cine de España. Recibió las distinciones más importantes de la cultura cubana: Distinción de la Cultura Nacional (1981); Medalla Alejo Carpentier (1982); Orden Félix Varela (1984) y el Premio Nacional de Cine en el año 2004. Fue Doctor Honoris Causa por el Instituto Superior de Arte de Cuba y por la Universidad Concorde de Canadá. Fue director de la Escuela Internacional de Cine y TV de San Antonio de los Baños, Cuba (2002-2006). Ostentaba la Condecoración Oficial de la Orden de la Estrella de Italia, en atención a su labor en aras del desarrollo del cine en la Isla y de las relaciones culturales y de amistad entre ambas naciones.

Fallece el 13 de abril de 2016 en La Habana, Cuba, a los 89 años de edad.

Filmografía:

Como Director

    El Mégano (Doc.) 1955
    Sexto Aniversario (Doc.) 1959
    La Vivienda (Doc.) 1959
    Cuba baila (LM. Ficc. 81´) 1959
    Patria o Muerte (Doc. 26´) 1959
    Un año de libertad (Doc. 27´) 1959
    El joven rebelde (LM. Ficc. 83´) 1961
    Aventuras de Juan Quinquín (LM. Ficc. 110´) 1961
    Tercer mundo, tercera guerra mundial (Doc. 90´) 1970
    La sexta parte del mundo (Doc. 90´) 1977
    Son... o no son (Guión y Dirección. Doc.) 1980
   La inútil muerte de mi socio Manolo (Guión y Dirección. LM. Ficc.) 1989
   El plano (Guión y Dirección. LM. Ficc.) 1993
   Reina y Rey (Guión y Dirección. LM. Ficc. 100´) 1994

Como Guionista

     Esta tierra nuestra (Doc) 1960
    Cuba 58 (Año nuevo) (Doc.) 1962
    Un día en el solar (Doc) 1963
    Un huésped (Doc) 1967
    Lucía (LM Ficc) 1968
    La primera carga al machete (LM Ficc) 1969
    Los días del agua (LM Ficc) 1971
    Viva la República (Doc) 1972
    No tenemos derecho a esperar (Doc) 1972
    Introducción a Chile (Doc) 1972
    Girón (Doc) 1972
    Diques de Viet Nam (Doc) 1973
    Ustedes tienen la palabra (LM ficc) 1973
    XX años 1973
    El programa del Moncada. 1973
    El extraño caso de Rachel K (LM Ficc.) 1973
    El otro Francisco (LM Ficc) 1974
    Operación Triángulo (Doc) 1974
    De cierta manera (LM Ficc) 1974
    Cuadra por cuadra (Doc) 1974
    Con las mujeres cubanas(Doc) 1974
    Mella (LM Ficc) 1975
    Patty Candela (LM ficc) 1976
    La guerra de Angola (Doc) 1976
    La Batalla de Jigüe (Doc) 1976
    Enredando sombras (Doc.) 1998

Bibliografía:

1969 Por un cine imperfecto.
1971 En busca del cine perdido.
1973 ¡Intelectuales y artistas del mundo entero, desuníos!
1975 Una imagen recorre el mundo.
1976 Sobre las escuelas de cine y televisión.
1976 Los cuatro medios de comunicación son tres: cine y TV.
1984 ¿Cine nacional: decadencia o muerte?
1984 ¿Debe ser rentable la Cultura?
1988 El destino del cine.
1988 La doble moral del cine.
1989 El cine popular a veces da señales de vida.
1993 La telenovela o el chisme elevado a categoría de Arte Dramático.
1993 Por un cine imperfecto. (25 años después).
1993 La electrónica o la cuarta edad del cine.
1994 Un largo camino hacia la luz.
1994 De la salsa a la rumba.
1995 ¿Verdad o belleza? (A los cuarenta años de El Mégano).
1996 La vida como un camino de atajos. (Con motivo de los cien años de cine en América Latina).
1996 Recuerdos de Zavattini.
1998 Para verte mejor.
1998 Fama vs. talento.
1999 Nuevas tecnologías, posibles alternativas.
1999 Cibernautas de todos los países periféricos, ¡uníos!
2000 Oh, Sole mío!
2000 La comedia cubana (una historia personal).
2001 El cine cubano o los caminos de la modernidad.
2001 ¡Abajo los géneros! ¡Vivan los géneros!
2002  Lo nuevo en el Nuevo cine latinoamericano.
2002 Cultura y vida cotidiana.
2003 El día en que el pensamiento se detuvo.
2004 El fin de la historia.