Fils du sociologue René Lourau, Julien Lourau naît en 1970. Il débute le saxophone à onze ans en suivant une formation classique, maîtrisant principalement le saxophone ténor, mais également l'alto et le soprano. À dix-huit ans, il se met au jazz en s'intéressant tout d'abord à sa tradition, au travers de musiciens comme Jackie McLean, Art Blackey, Sonny Rollins, John Coltrane ou Miles Davis, puis au jazz-rock du Weather Report. Se prêtant peu à la discipline de l'école, il la quitte assez rapidement.
En 1989, Julien Lourau s'installe à Paris et fréquente le flûtiste Malik Mezzadri (Magic Malik), le guitariste Noël Akchoté et le pianiste Bojan Zulfikarpasic (Bojan Z), au sein d'un jeune groupe de free-rock, Trash Corporation. Il apprendra également beaucoup auprès de la chanteuse Abbey Lincoln - sideman sur son disque Turtle's Dream (1995) -, du contrebassiste Henri Texier, du saxophoniste Marc Ducret, et de l'Orchestre National de Jazz.
En 1992, Julien Lourau remporte le premier prix du soliste au Concours national de jazz de La Défense. Il accompagne le violoncelliste Vincent Courtois sur une tournée en Afrique. Marqué par cette expérience et attiré vers les avancées de John Lurie & The Lounge Lizards et des Jazz Warriors de Courtney Pine, il forme le Groove Gang à son retour.
Composé du trompettiste Nicolas Genest, du tromboniste Daniel Casimir, du vibraphoniste Norbert Lucarain, du contrebassiste Jules Bikoko Bi N'Jami et du batteur Daniel Garcia-Bruno, le Groove Gang de Julien Lourau va créer une musique inspirée du funk, explosive et festive mais propice aux improvisations free. Leur premier disque, Groove Gang (1995), propose un panel de compositions aux mélodies les plus accrocheuses : thèmes saccadés et nerveux (« Erotik », « Falling », « Verhovec »), nonchalants (« Chain of Fools », « Funkaception »), chants traditionnels (« Sisivijana » de Tanzanie, « Chant de Veillée » de Bulgarie), jusqu'au « Madres de Plaza de Maya » révélant déjà tout le lyrisme du saxophoniste.
En 1996, Julien Lourau participe à l'expérience éphémère du collectif Olympic Gramofon qui rassemble de jeunes musiciens en quête d'expérimentations, tels les guitaristes Sébastien Martel et Eric Löhrer, le DJ Shalom, ou le violoncelliste Vincent Ségal et le batteur Cyril Atef, futurs membres du duo electro Bumcello.
Avec le Groove Gang, Julien Lourau enregistre un second album, City Boom Boom (1998), moins funk que le précédent et qui reçoit une Victoire du jazz en 1999. Au sein du groupe se greffe le percussionniste Minino Garay, la chanteuse Deirdre Dubois, le flûtiste Malik Mezzadri, DJ Shalom, et les violoncellistes Vincent Ségal et Vincent Courtois. Les thèmes des titres « Agua » et « Voodoo Dance » faisant déjà particulièrement fureur auprès d'un public jeune pour le monde du jazz, Julien Lourau les reprendra sur son album suivant.
Après un ultime concert le 12 décembre 1998 au New Morning, le leader du Groove Gang décide de dissoudre le collectif. Lors d'un séjour londonien, il découvre les sonorités electro lors de soirées garage, house et drum'n'bass. Il s'intéresse alors aux travaux de Talvin Singh qui mélange musiques electro et indiennes, et de Frédéric Galliano avec la chanteuse malienne Nahawa Doumbia.
Au cours de tournées en Afrique, en Amérique du Sud et en Jamaïque, Julien Lourau mûrit cette exploration avec le batteur Maxime Zampieri, le bassiste Sylvain Daniel, les claviéristes Stephanus Vivens et Dondieu Divin, le percussionniste Minino Garay, le flûtiste Malik Mezzadri, le programmateur Jeff Sharel et DJ Shalom. Fruit de cette aventure, l'album Gambit (2000) croise jazz, electro, house et transe sur des rythmiques jungle (« Candombe transe » ; « Marthe & la jungle » ; « Voodoo House » ; « Agua »). Cette sortie-événement fera grand bruit sur la scène electro-jazz française, comparable aux phénomènes St Germain ou Erik Truffaz.
Attaché à l'aspect plus organique de l'acoustique, Julien Lourau y revient avec son disque The Rise (2002). Accompagné du pianiste Bojan Z, du contrebassiste Henri Texier, du batteur Maxime Zampieri, du flûtiste Malik Mezzadri, des percussionnistes Minino Garay et Gustavo Ovalles, il livre un album lyrique et optimiste malgré l'hommage rendu à son défunt père. Album de la maturité, The Rise voyage en Argentine (avec la chanteuse vénézuélienne Elvita Delgado sur « Contiguo en la Distancia »), en Espagne (« Anda, Jaléo »), en Europe de l'Est ou aux Caraïbes.
Référence à la guerre d'Irak lancé par George W. Bush en 2003, le diptyque Fire & Forget (2005) repousse les limites de l'expérimentation avec Bojan Z au Fender Rhodes, Eric Löhrer à la guitare, Vincent Artaud à la basse et Daniel Garcia-Bruno à la batterie. Mélodiste captivant, Julien Lourau mêle avec élégance les improvisations free, les rythmiques funk, les styles latino-américains et les sonorités electro. Cette musique urbaine et tribale s'enrichit des voix de John Greaves (« A Slitch in Time », « Don't Save »), de Mina Agossi (« La Boucle »), Allonymous (« Sometimes ») et Sebastien Quezada (« Guantanamo »).
Julien Lourau n'en finit pas d'explorer de nouveaux territoires. Sur Julien Lourau Vs Rumbabierta (2007), le saxophoniste fait escale à Cuba pour se frotter au style brut de la rumba, inventé par les esclaves au XIXème siècle, avec un collectif de chanteurs percussionnistes. L'année 2009 voit la sortie de l'unique album du Saigon Quartet. En 2016, le saxophoniste retrouve son fidèle partenaire, le pianiste Bojan Z, pour l'album Duo.
