Fue un leal y decidido acompañante de su hermano Francisco en los inicios de la Revolución Mexicana, tratando de llegar a territorio mexicano desde Texas por el sitio conocido como Rancho del Indio.
Ese mismo año pasó al Estado Mayor del general Álvaro Obregón.
Representó en la Convención de Aguascalientes al general Benjamín Hill, y votó por el retiro de Carranza pero se mantuvo leal a la hora de la escisión con Francisco Villa, quien lo hizo prisionero en Irapuato, Guanajuato.
Posteriormente, Julio Madero colaboró con Obregón en la Secretaría de Agricultura, y en 1922 fue enviado como embajador a Suecia, dando inicio a su carrera diplomática que atendió hasta 1927, cuando el presidente Plutarco Elías Calles lo designó Oficial Mayor de la SCOP.
Julio Madero contrajo matrimonio en Los Ángeles, California, con Cármen García Peralta, originaria de Hermosillo, Sonora, con quien procreó 8 hijos.