Sigue siendo incierto el año de nacimiento, indicado por algunos biógrafos en 1560, por otros en 1570. El primer trabajo publicado por Belli es de 1584, y puesto que no parece ser el trabajo de un adolescente de catorce años se demuestra más fiable la primera fecha. La hipótesis es corroborada por el testimonio del vicario Tempestino, quien, escribiendo en 1599 al arzobispo de Rávena sobre la necesidad de un nuevo maestro di cappella, proponía a Belli, calificándolo de 'viejo y talentoso'. Según su propio testimonio, fue alumno de Giovanthomaso Cimello en Nápoles antes de 1569; de él aprendió ‘musicani hanc cognitionem et usum Neapoli’, como él mismo dice en la carta dedicatoria de las misas y motetes a 8 voces de 1595. La vida de Belli fue muy agitada. Volvió luego a Longiano y entró allí en el monasterio franciscano el 30 de septiembre de 1579. El 7 de noviembre de 1582 fue nombrado maestro di cappella de la Catedral de Imola, donde permaneció presumiblemente hasta 1590. En este periodo publicó sus primeras obras: en 1584 "Canzonette a quattro voci, libro I"; en 1586 una edición revisada de las mismas canzoznette reimpresas en Milán; luego, en 1586, "Missarum cum quinque vocibus liber primus", Venecia, y en 1589 "Il primo libro de Madrigali a 5 et a 6 voci novamente composto e dato in luce", Venecia.

En 1590 ingresó en la Orden de los menores franciscanos en el claustro de Santa María, en Carpi, y ese mismo año fue nombrado maestro di cappella de esta iglesia, donde, sin embargo, se mantuvo sólo un año. En 1591 se trasladó a San Francesco, Bolonia, como ‘praefectus musices'. Parece haber estado en Ferrara en 1592 y 1593; de hecho, son de 1592 las cartas dedicatorias del "Secondo libro de madrigali a 5 e 6 voci, novamente composti e dati in luce", Venecia, dirigidas al conde Bonifacio Bevilacqua, Patriarca de Constantinopla, su gran amigo y protector, lo que demuestra que Belli era maestro di cappella de la catedral de Ferrara. Durante su permanencia en Ferrara, que duró cerca de dos años, Belli compuso, además de los madrigales, los "Psalmi ad Vesperas in totius anni solemnitatibus quinque vocibus duoque cantica Beatae Virginis" y al final un "Te Deum laudamus", Venecia, 1592, e "Il secondo libro delle Canzonette a quattro voci, con alcune Romane à tre voci, novamente composte e date in luce", Venecia, 1593, también dedicado al conde Bevilacqua.

Entre 1594 y 1595 Belli se trasladó a Venecia, donde ejerció hasta 1597 la función de maestro di cappella en Santa María dei Frari. Durante estos años publicó "Missarum sacrarumque cantionum octo vocibus liber primus", Venecia, 1595, con siete motetes añadidos, y la tercera edición de las "Canzonette a 4 voci Novamente ristampate e agiontovi due canzonette nove", Venecia, 1595. También compuso, en 1596, "Psalmi ad Vesperas in totius anni solemnitatibus octo vocibus, duoque Cantica Beatae Virginis", Venecia, mientras que una reimpresión de ls misas para 5 voces de 1586 fue publicada por él en 1597. El mismo año Belli se trasladó a Montagnana, donde había sido invitado a ir desde 1595. Aquí permaneció, con las funciones de maestro di cappella de la catedral sólo dos años, durante los cuales publicó, en 1598, una reimpresión de los salmos para 5 voces de 1592, y una de los salmos a 8 voces de 1596.

Edición discográfica con obra de Giulio Belli

En 1597 fue maestro di cappella en la corte del Duque Alfonso II d'Este y en la Accademia della Morte en Ferrara, y en 1599 era maestro di cappella de la catedral de Osimo, expresamente convocado por el cardenal Anton Maria Gallo, y permaneció allí hasta 1600 con el sueldo anual de 150 ducados. Son de este período el "Missarum quatuor vocibus liber primus", Venecia, 1599 y, en 1600, una reimpresión de los salmos a 8 voces de 1596 y el "Sacrarum cantionum quatuor, quinque, sex, octo et duodecim vocibus cum litaniis Belli M. V. liber primus", Venecia. Pero en Osimo, a pesar de que era tenido con altos honores por el cardenal, a quien dedicó muchas obras, Belli no se encontraba bien a causa del clima. Desde algún tiempo estaba en relación con Rávena. En julio de 1599 había proporcionado un bajo a la capilla musical y él mismo se transferiría allí de buena gana, incluso dispuesto a reducir su sueldo a cien ducados. De hecho, el año siguiente fue invitado a Rávena como maestro di cappella de la catedral y seminario arquiepiscopal y entró en servicio el 1 de noviembre. Encontró la capilla en condiciones deplorables y el ambiente decididamente hostil, tanto por la inesperada designación, como por su condición de 'extranjero'. Pero él tuvo éxito en poco tiempo, con habilidad y energía, para elevar admirablemente el destino de la capilla, llevándola de nuevo a la eficiencia primitiva. Por cartas dirigidas en este período al arzobispo de Rávena, para informarle de las cuestiones relativas a su cargo, se observa que en 1602 todavía estaba en Rávena y en 1603 en Reggio, pero se supone que sólo por razones de servicio.

En 1604 Belli fue maestro de capilla en la catedral de Forlì y a principios de 1606 en la Ca' Grande de Venecia. En este periodo compuso los “Psalmi a Vesperas en totius festivitatibus ac tria Cantica Belli V.M. concinendis sex vocibus”, Venecia, 1604 y, al año siguiente, las “Compietas, Motetti e Letanie Madonna a 8 voci, False bordón”. También reimprimió en 1606, los salmos a 5 voces de 1592. Desde entonces se manenía vacante ese año el cargo de maestro de capilla en la iglesia de San Antonio de Padua, Belli postuló y consiguió el trabajo el 6 de junio de 1606. El año siguiente fue particularmente fructífero en obras. Sucesivamente se publicaron tres colecciones de "Compieta, Falsi Bordoni, Antifone, et Litanie della Madonna co'l Basso generale per l'organo", Venecia, una a cuatro, una a cinco y una a seis voces, y el "Basso Generale per l'organo di Salmi vespertini a 6 voci", Venecia. También se reimprimieron los Salmos a 8 voces de 1596 y las misas a 8 de 1595, a las que se añadió el bajo continuo para órgano. El 9 de mayo de 1606 se trasladó  a San Antonio, Padua, donde se quedó hasta 1608. En 1608 Belli compuso "Missae sacrae quae cum quatuor, quinque, sex et octo vocibus concinuntur cum Basso Generali pro Organo", en Venecia, y reimprimió las Completas a 4 voces de 1607.

El 23 de noviembre de 1608 Belli pidió ser relevado de su puesto y desde ese momento termina la información precisa sobre sus actividades. Se sabe que en 1610 era maestro di cappella en San Francesco, Asís, y que desde el 7 de enero de 1611 hasta el 1 de abril de 1613 trabajó de nuevo en la Catedral de Imola, porque ese año dedicaba al príncipe Nicolò Guidi Bagno los "Concerti ecclesiastici a due et a tre voci novamente composti e dati in luce, con Basso per organo", Venecia. En esta dedicatoria se define como 'vasallo', y esto hace suponer que entre 1608 y 1613 Belli había vivido en algún feudo de los señores di Bagno. Es también de 1613 la reimpresión de las misas sacras de 1608, mientras que otras reediciones de sus obras, a saber, los Salmos 8 voces de 1596, las misas a 4 voces de 1599 y las misas a 8 voces de 1595 aparecieron en 1615. Ese año era una vez más maestro di cappella en la Ca' Grande y en 1621 volvió finalmente a Imola. Por último, en 1621, se publicó una reedición de los conciertos eclesiásticos de 1613. Casi todos los biógrafos están de acuerdo en hacer coincidir con esta última reimpresión el año de muerte de Belli.

Un monje franciscano llamado Sante Belli, maestro di cappella en Correggio en 1590, parece haber sido su hermano. Algunas fuentes han identificado incorrectamente a Giulio Belli con un estudioso del mismo nombre de Capodistria. También ha sido confundido con G. C. Belli, un laudista de la corte de Mantua. Algunos de los alumnos de Belli llegaron a ser conocidos como compositores, incluyendo a G.B. Spada y Roberto Poggiolini, actualmente ignorados.

Su música temprana muestra la influencia de Palestrina y del estilo poli coral italiano del norte, pero sus obras más tardías, particularmente los conciertos sacros, usan fuerzas más pequeñas y reconocen la práctica contemporánea incluyendo partes de continuo. También agregó partes de continuo a las ediciones posteriores de algunas de sus obras que habían sido originalmente compuestas a cappella. La mayoría de sus misas son para cinco voces, pero cambiando a menudo rápidamente las agrupaciones vocales en los coros de antífonas dan la impresión de seis a ocho partes. Sus misas parodian motetes más a menudo que los madrigales, pero escribió una bella misa sobre "Vestiva i colli" de Palestrina. Fue menos prolífico como compositor de música vocal secular, pero era suficientemente bien conocido como madrigalista para encontrar un lugar en "Madrigals to Five Voyces" de Morley (1598). Sus canzonettas de 1584 se caracterizan por una parte de escritura vivaz y armonía consonante. Sus piezas instrumentales de 1613 son ejemplos tempranos de canzonas de tres partes.

Que Belli gozò de la estimación de sus contemporáneos se demuestra por las numerosas ediciones de sus obras, tanto por haber sido más de una vez invitado expresamente para cubrir puestos vacantes de maestro di cappella, como para sustituir a otros maestros. Como polifonista, Belli parece poco original porque muestra adherirse al estilo de la escuela veneciana. Sin embargo, escribiendo las canzonette para cuatro voces, publicadas el mismo año en que Claudio Monteverdi compuso sus canzonette a tre, no tuvo miedo de adoptar actitudes que son totalmente ajenas al tenaz flamenquismo sobreviviente en el último cuarto de siglo. Belli tampoco permaneció insensible al nuevo estilo armónico, como lo demostró con sus conciertos eclesiásticos, claramente compuestos a imitación de Lodovico Viadana.