Rodzina zatrudniła korepetytora, który przychodził do Julii trzy razy w tygodniu. W ciągu jednego roku przerobiła z korepetytorem cały materiał szkolny do ósmej klasy włącznie. Szczególnie zafascynował ją dowód niewymierności liczby przedstawiony przez korepetytora. W 1933 zaczęła uczęszczać do San Diego High School, gdzie była jedyną dziewczyną w klasie o profilu matematycznym.
Studia Od 1936 studiowała na San Diego University, początkowo planując zostać nauczycielem matematyki, gdyż nie wiedziała, że oprócz nauczycieli matematyki istnieją również matematycy, a od 1939 studiowała na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. We wrześniu 1937 roku jej ojciec popełnił samobójstwo z powodu Wielkiego Kryzysu. W 1940 roku zaczęła pobierać lekcje teorii liczb u Raphaela Robinsona, profesora tegoż uniwersytetu, specjalizującego się w teorii liczb, a 22 grudnia 1941 wzięła z nim ślub. Zaszła w ciążę, lecz poroniła, a ze względu na słaby stan jej serca, lekarze zabronili jej ponownie zachodzić w ciążę. Co więcej, tuż po poronieniu ciężko zachorowała na wirusowe zapalenie płuc, które m.in. pogorszyło stan uszkodzonego już w dzieciństwie serca. Niemożność posiadania dzieci ze względu na stan zdrowia wywołała u Robinson długotrwałą, ciężką depresję. Mimo ciężkiej depresji, zachęcana przez męża, nadal rozwijała się matematycznie.