Débutant le violon à Montpellier à l’âge de trois ans et demi, Charlotte Juillard quitte la cité héraultaise à treize ans pour poursuivre son cursus avec Suzanne Gessner, au Conservatoire à rayonnement régional de Paris.
Elle intègre ensuite le Conservatoire national supérieur de musique et de danse de Paris, où elle étudie avec Olivier Charlier et Marc Coppey. Elle se forme également auprès de Mihaela Martin à la Hochschule für Musik und Tanz de Cologne.
Depuis 2014, Charlotte Juillard occupe le poste de premier violon supersoliste à l’Orchestre philharmonique de Strasbourg. En plus du répertoire symphonique, l’Orchestre lui offre régulièrement l’opportunité de diriger du violon et de se produire en soliste ; après le Concerto de Sibelius en 2018, elle interprétera en novembre 2023 le Concerto pour violon n°2 de Bartók.
Depuis 2017 elle a été par ailleurs violon solo invitée à l’Orchestre de chambre de Paris, au SWR - Sinfonieorchester (Stuttgart), à l’Aurora Orchestra (Londres) et à l’Orchestre des Champs-Élysées, et co-soliste aux Dissonances (avec David Grimal), ainsi qu’au Sinfonia Grange au Lac.

Chambriste engagée, elle fonde en 2009 le Quatuor Zaïde (du nom d’un Singspiel inachevé de Mozart) avec trois autres musiciennes issues du Conservatoire de Paris. Les quatre artistes étudient avec celui qui peut être considéré comme leur mentor, Hatto Beyerle – ancien membre du Quatuor Alban Berg –, mais aussi avec Johannes Meissl (du Quatuor Artis), Walter Levin (fondateur du Quatuor LaSalle) ou Ferenc Rados. Très vite, elles sont lauréates de nombreux concours : premier Prix du Concours Charles Hennen, Prix de la presse au Concours de Bordeaux, troisième Prix au Concours de Banff, premier Prix aux Concours de Pékin ou au Concours Haydn de Vienne. Se produisant dans les plus grandes salles (Philharmonie de Berlin, Wigmore Hall de Londres, Musikverein de Vienne, Philharmonie de Paris, etc.), le Quatuor Zaïde effectue de multiples tournées (Chine, Colombie, Suède…), gravant plusieurs disques marquants. Citons un CD Janáček / Martinů (NoMadMusic, 2014), un programme Haydn (NoMadMusic, 2015) ou un album regroupant des pages de Franck et Chausson (NoMadMusic, 2017). Elle restera le premier violon du quatuor, jusqu’à son départ en 2017.

En 2019, la virtuose crée le trio à cordes Miroir avec l’altiste Grégoire Vecchioni et le violoncelliste Christophe Morin. Puis elle rejoint en janvier 2021 le Trio Karénine (du nom de la célèbre héroïne de Tolstoï) aux côtés de la pianiste Paloma Kouider et du violoncelliste Louis Rodde.
Deux enregistrements sont parus chez Mirare avec cet ensemble : un consacré aux répertoires de Dvořák et Suk, et un autre avec les triples concertos de Philippe Hersan, avec l'Orchestre de chambre de Wallonie.
En mai 2023 elle s’est produite à la Musikfest parisienne aux côtés d’Alexandre Kantorow, Liya Petrova et Aurélien Pascal, avec qui elle joua à nouveau aux Rencontres musicales de Nîmes en août 2023.
Au cours de l'été 2023, Charlotte Juillard était l'invitée de nombreux festivals : Les Tons Voisins (Albi), les Concerts du Doubs en compagnie de Jérôme Akoka, ou encore à Lagrasse avec Adam Laloum.