Jūlijs Viļumainis mācījies Rīgas pilsētas amatniecības skolas vakara nodaļā (1925 – 26). Beidzis Latvijas Mākslas akadēmijas Dabasskatu meistardarbnīcu (1935) profesora V. Purvīša vadībā ar diplomdarbu “Torņakalns”.

Mākslinieks piedalījies biedrības “Zaļā zeme” (no 1933. gada), Mūkusalas mākslinieku biedrības (no 1935. gada), Kultūras Fonda izstādēs Latvijā (1935/36, 1937/38), tāpat regulāri piedalījies kara laika un pēckara mākslas izstādēs. 
Personālizstādes sarīkotas Rīgā (1942, 1973, 1984, 2002, 2004), Jūrmalā (1977).

J. Viļumainis bijis Kultūras Fonda laureāts (1944). 1979. gadā viņš ieguvis LPSR Nopelniem bagātā mākslas darbinieka nosaukumu.
No 1946. gada bijis Mākslinieku savienības biedrs.

Mākslinieks bijis viens no L. Liberta un P. Rožlapas dekorāciju izpildītājiem LNO (1935 – 37). Strādājis par zīmēšanas skolotāju Rēzeknes Valsts skolotāju institūtā, institūta paraugpamatskolā un Valsts komercskolā (1937 – 38), Rīgas 29. pamatskolā (1938 – 39), 47. un 49. pamatskolās (1939 – 44). J. Viļumainis bijis Kuldīgas Lietišķās mākslas vidusskolas direкtors (1945), pedagogs Rīgas Lietišķās mākslas vidusskolā (1945 – 46, 1949 – 53) un J. Rozentāla Rīgas mākslas vidusskolā (1953 – 69). Tāpat viņš bijis Latvijas Valsts Mākslas akadēmijas mākslas vidusskolas direktors (1946 – 47). Mākslinieks strādājis kombinātā “Māksla” (1953 – 69).

J. Viļumainis strādājis visos glezniecības žanros, taču iecienītākie bijuši ainava un klusā daba. Mākslinieks subjektīvi interpretējis 17. gadsimta flāmu glezniecības paņēmienus, pielāgojot tos absolūti latviskiem sadzīves priekšmetiem (medus, piens, maize, sēnes, lauku ziedi u.c.) un Latvijas ainavai, kuras glezniecībā var vērot arī krasākus krāsu kontrastus. Strādājis arī marīnas un portreta žanrā.
Kopumā kolorīts patumšs, dominē siltie krāsu toņi, lazējumi.

Mākslinieka darbi atrodas privātkolekcijās un muzejos Krievijā, Japānā, Austrijā, Šveicē, ASV, Vācijā, Čehijā, Polijā, Francijā, Zviedrijā, Igaunijā, Lietuvā u.c.

Miris nokrītot pa kāpnēm savā dzīvoklī.

Otrā laulība ar kardioloģi Heljo Viļumaini.
 

• Informācija iegūta: “Māksla un arhitektūra biogrāfijās” atb. red. A. Vanaga – Rīga, 2003 – 4. sēj.
• Klasiskās mākslas galerija ANTONIJA