Nacida en Gijón en 1855, era la menor de los hijos del militar Manuel Alcayde y de Julia Montoya. Su hermano mayor, el militar Fermín Alcayde Montoya , gran aficionado a la pintura, fue su mentor y su principal apoyo.
Se trasladó a vivir a Madrid con su familia y en la capital española estudió en la Escuela de Artes y Oficios , institución que dirigía el profesor Manuel Ramírez Ibáñez y completó su formación en la Escuela Oficial de Pintura, Escultura y Grabado de Madrid. Se especializó en bodegones, floreros y escenas de caza y también cultivó el paisaje y el retrato.
Sin estrecheces económicas pudo dedicarse casi exclusivamente a su quehacer pictórico y, al mismo tiempo, se relacionó con las figuras más relevantes del mundo artístico y literario de su época como Benito Pérez Galdós o Emilia Pardo Bazán , siendo asidua participante en cuantas muestras y manifestaciones pictóricas se celebraban en la capital.
Desde 1887, año en que acudió por primera vez a la Exposición Nacional de Bellas Artes , su nombre no faltó en ninguna edición de este certamen, en el que consiguió varias segundas y terceras medallas. En la de 1897 compitió con un joven Pablo Ruiz Picasso , cuya obra, Ciencia y caridad, obtuvo una mención honorífica.
Se dedicó a la pintura en su finca de Carabanchel y a su muerte -murió soltera-, dispuso que su propiedad fuese donada a una entidad benéfica. Falleció en la capital española en febrero de 1939.
La obra de Julia Alcayde abarca un gran número de géneros temáticos, desde el retrato al paisaje y desde la escena costumbrista hasta el bodegón, del que es una de sus máximas figuras. Trabajó asimismo con diversas técnicas: óleo, acuarela, cera, pastel y dibujo a lápiz, siempre dentro de una cierta unidad de estilo. En su larga vida le tocó convivir con una larga sucesión de movimientos de vanguardia, desde el fauvismo al expresionismo, y, aunque en su etapa final se aprecia una cierta evolución técnica, en forma de una pincelada más suelta y atrevida, no se dejó influir decisivamente por ninguno de los movimientos artísticos de su tiempo.
Al margen de la naturaleza muerta, la artista desarrolló con gran acierto otros géneros como el retrato, destacando el excelente Autorretrato (1903) al pastel del Museo Jovellanos de Gijón, y el paisaje, género éste que fusionó con el bodegón, realizando pinturas protagonizadas por naturalezas muertas en primer plano, respaldadas por profundos paisajes rurales, como las obras Bodegón de la caza, Bodegón de las uvas o Bodegón de fresas.
Participó en las Exposiciones Nacionales de Bellas Artes, siendo galardonada con tercera medalla en las ediciones de 1892 y 1895, con segunda en 1899 por la obra El puesto de mi calle (Museo Casa Natal de Jovellanos en Gijón ) y en 1912 por el lienzo titulado Frutas y con condecoración en 1920. También participó en las Exposiciones Internacionales de Chicago de 1893 , Bruselas de 1910, Buenos Aires y Roma de 1911 y Munich de 1913.
En Asturias ganó el primer premio del concurso de pintura organizado por el periódico El Noroeste de Gijón. En 1903 obtuvo una primera medalla en la exposición celebrada en el Círculo de Bellas Artes de Madrid , y concurrió, igualmente, a los Salones de otoño de Madrid.
De ella escribió el poeta Antonio Fernández Grilo en la dedicatoria de su libro Ideales: “A la más bella y espiritual de las mujeres; a la Reyna de las artistas españolas, al pincel más inspirado de las frutas y de las flores; a mi niña mimada Julia Alcayde”.
El talento artístico de Julia Alcayde le permitió gozar del favor de la reina María Cristina –quien adquirió un óleo suyo en su segunda participación en la Nacional de 1890– y acceder a espacios ocupados generalmente por los hombres, siendo la primera artista en obtener la Primera medalla en la Exposición del Círculo de Bellas Artes de Madrid en 1903, lo que favoreció su nombramiento como “Socio” de Honor, o la única artista seleccionada para la Exposición Internacional de Viena de 1894. También demandó la visibilización de las mujeres en la esfera artística, participando en 1929 en el Salón de Pintura de Artistas Femeninos celebrado en el Círculo de Bellas Artes de Madrid.
Su intensa dedicación a la pintura se mantuvo inalterable hasta los últimos años de su vida, firmando su última obra Bodegón de la sandía en 1935, con 80 años.
Hoy en día su obra se encuentra en diferentes museos (Museo del Prado, la Casa Museo de Jovellanos o El Museu Nacional d´Art de Catalunya), instituciones públicas y colecciones particulares, no sólo en España sino en ciudades como Múnich, Berlín, Berna, Zúrich, Chicago o Buenos Aires, donde en su momento participó en exposiciones internacionales.
En el Archivo General de la Administración (AGA) se conserva su expediente personal, dentro del Fondo de Escuelas Especiales, que contiene la solicitud del militar Fermín Alcayde Montoya, dirigida al Negociado de Bellas Artes y Academias de la Dirección General de Instrucción Pública y Bellas Artes , para que se le conceda una cruz de la Orden de Carlos III o de la Orden de Isabel La Católica, a su hermana, la pintora Julia Alcayde, por haber sido propuesta para ello por el Jurado de la Exposición Nacional de Bellas Artes de 1897.