Julius Hallervorden wurde 1882 als Sohn eines Anstaltspsychiaters in Allenberg in Ostpreußen geboren. Nach seinem Medizinstudium in Königsberg und medizinischer Weiterbildung war er ab 1913 – zuletzt als 1. Oberarzt und Leiter der zentralen Prosektur – in brandenburgischen Landesanstalten tätig. Neben seiner klinischen Tätigkeit betrieb Hallervorden erfolgreich neuropathologische Forschung. 1922 beschrieb er gemeinsam mit dem Hirnforscher Hugo Spatz das Hallervorden-Spatz-Syndrom.
Als Leiter der zentralen Prosektur der brandenburgischen Landesanstalten übernahm Hallervorden 1938 die Histopathologische Abteilung des Kaiser-Wilhelm-Instituts für Hirnforschung in Berlin-Buch. Spätestens seit Frühjahr 1940 war er in die Patiententötungen eingeweiht. Er hatte keine Skrupel, die Gehirne der »Euthanasie«-Opfer wissenschaftlich zu nutzen. Im Oktober 1940 führte er in der Tötungsanstalt Brandenburg sogar selbst Sektionen durch. Bis Kriegsende erhielt er mindestens 700 Hirne ermordeter Patienten.
Nach 1945 war Hallervorden bis zu seiner Pensionierung am Max-Planck-Institut für Hirnforschung in der Bundesrepublik tätig. Die Ergebnisse seiner neuropathologischen Forschungen an »Euthanasie«-Opfern publizierte er weiterhin in wissenschaftlichen Zeitschriften.