Julius Döderlein kam am 22. August 1829 in Erlangen zur Welt. Er studierte Theologie und arbeitete als Pfarrvikar und Pfarrverweser. Seine Ordination fand im Jahr 1853 statt.

Döderlein trat 1859 in das Leipziger Missionshaus ein. Er wurde am 30. Mai 1860 abgeordnet und in Madras (heute Chennai) stationiert. März bis August 1862 musste er krankheitshalber auf den Scherveroy-Bergen zubringen.

Im Dezember 1863 musste er Madras aufgeben und nahm zunächst Aufenthalt in Tranquebar (heute Tharangambadi), bis er Negapatam (heute Nagapattinam) als Station bekam. Diese behielt er bis 1. Oktober 1865. Er heiratete am 19. September 1864 in Madras Bertha Haug. Am 1. Oktober 1865 übernahm er das Seminar.

Döderlein wurde 1870 durch Krankheit zur Heimkehr gezwungen. Im April kam er daheim an und war am 31. Mai 1871 zum Missionsfest in Leipzig, aber noch nicht wieder gesund. Er übernahm 1872, da sein Gesundheitszustand seine Rückkehr nach Indien nicht erlaubte, ein Pfarramt in Bayern.

Julius Döderlein starb am 2. Juni 1910 in Neuendettelsau.