Папе пришлось ознакомиться с положением дел на Соборе, а также нужно было успокоить и императора Константа. С этой целью к нему были отправлены послы-ариане, которые составили свою формулу исповедания, чем ещё больше запутали дело. В 343 г. папа созвал поместный собор (с согласия императора Констанция) в Сардике (ныне София), на котором присутствовали в основном представители Запада, поэтому был подтверждён Никейский символ веры, а арианство вновь осуждено как ересь. Был также подтверждён приговор Римского собора 340 г. Однако и здесь большинство составляли западные епископы: многие восточные епископы (ариане различных оттенков), недовольные присутствием низложенного по их настоянию Афанасия, устранились от участия в заседаниях. Известный защитник никейского вероучения Кордубский епископ Гозий предложил на Соборе, чтобы в знак особого почитания апостола Петра (которого слагавшаяся традиция уже прямо называла основателем Римской церкви) и в уважение к папе Юлию I было предоставлено и на будущее время римскому престолу право принимать апелляции на решения всех провинциальных епископских синодов, присуждавших кого-либо к лишению епископского сана. Папа должен был обладать правом утверждать или отменять подобные приговоры и в последнем случае созывать для нового рассмотрения процесса особый трибунал из епископов соседней провинции, отчасти назначаемых по выбору папы. Этот трибунал должен был судить в присутствии посланного папой легата-наблюдателя. Предложение Гозия было принято большинством членов Сардикского собора, но восточные епископы, удалившиеся в Филиппополь, протестовали и даже объявили папу Юлия I и Гозия низложенными (поэтому Собор в Сардике официально не считается Вселенским). Он не привёл к единомыслию, но явно расколол церковь на две половины. Когда (из-за изменившегося настроения Констанция) Афанасию было возвращено епископское достоинство, Юлий I отправил к жителям Александрии послание, хваля их за верность истинному пастырю. Таким образом, Вселенский собор, созванный для единения церкви, лишь скрепил церковное разделение. Юлий I издал эдикт, на основании которого духовенство должно было подлежать исключительной церковной юрисдикции. По его указу были заложены в Риме несколько церквей, среди которых церковь Пресвятой Девы Марии в Трастевере и Юлианская базилика (ныне церковь Святых Апостолов). Юлий I был похоронен на кладбище Калеподия на Аврелиевой дороге. За строгую жизнь и твёрдость в отстаивании первенства Рима, а также за украшение города новыми церквами, Юлий I впоследствии был причислен к лику святых. В иконографии он изображается на фоне церкви со свитком пергамента в руке. Литургическое воспоминание о нём празднуется 12 апреля. См. также ПАПА РИМСКИЙ