Costruita come residenza estiva fuori porta di papa Giulio III, cui deve il nome, passò allo Stato italiano con la presa di Roma del 1870 e adibito in seguito a sede del Museo nazionale etrusco, sua attuale destinazione d'uso.
Come tutte le ville suburbane, Villa Giulia aveva un'entrata urbana (sulla via Flaminia, un'antica via romana) e un giardino dietro. La villa stessa costituiva la soglia fra due mondi, una concezione essenzialmente romana che è stata adottata in ogni cultura urbana dell'Europa occidentale.
Il casino, di cui aveva fornito un progetto anche Michelangelo, fu costruito su progetto di Jacopo Barozzi da Vignola nel 1551 - 1553. Vi hanno lavorato anche Bartolomeo Ammannati, Giorgio Vasari e Michelangelo Buonarroti. La decorazione pittorica delle pareti fu realizzata da Prospero Fontana, da Taddeo Zuccari, da Pietro Venale e da un gruppo di aiuti. Il papa spese grandi cifre di danaro per aumentare la bellezza della villa, che è uno degli esempi più delicati dell'architettura manierista.
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