Han var født i Kastellet, hvor hans fader, Johan Martin Nielsen (senere oberstløjtnant og chef for 3. bataljon, død 18. juli 1869), dengang var premierløjtnant. Moderen hed Helene f. Liebe. Julius Nielsen blev landkadet 1821 og tog officerseksamen 1826, men forlod først akademiet 1828, da han ansattes som sekondløjtnant ved 2. livregiment, hvorved han blev premierløjtnant 1835. Udnævnt til kaptajn 1847 kom han til 5. linjebataljon og rykkede dermed i felten 1848. Under kampen ved Dybbøl 5. juni udmærkede han sig og blev såret, men var atter med ved Kolding og Fredericia året efter samt i slaget ved Isted, hvorpå han i vinteren 1850-51 var kommandant i Husum. Han blev major 1853, chef for 4. jægerkorps (21. bataljon) 1860, oberstløjtnant 1862 og chef for 21. regiment 1864, i hvilket år han også blev oberst. Han var en tid kommandant i den befæstede lejr ved Fredericia og erholdt