2000 wurde Julija Martissowa Dritte der russischen Meisterschaft im Straßenrennen. Im Jahr darauf belegte sie Rang zwei in der Gesamtwertung der Trophée d’Or Féminin. 2005 sowie 2007 wurde sie russische Meisterin im Straßenrennen. 2008 startete sie bei den Olympischen Spielen in Peking und belegte Platz zwölf, bei der Straßen-Weltmeisterschaft in Varese im selben Jahr wurde sie Zehnte. 2010 wurde sie russische Meisterin im Straßenrennen. Bei den UCI-Straßen-Weltmeisterschaften 2011 in Kopenhagen belegte sie den fünften Rang im Straßenrennen.