Biografia Nata Julija Bartsevič, partecipa nel 2002 ai campionati europei a Monaco di Baviera, dove viene eliminata nella semifinale dei 100 metri con il tempo di 11"44.
Dopo il matrimonio con il quattrocentista Dimitri Nesterenko, inizia ad utilizzare il cognome del marito e ad essere nota come Julija Nesterenko. Ai Campionati del mondo di si classifica settima con la staffetta 4×100 metri della Bielorussia.
Nel 2004 le sue prestazioni migliorarono sensibilmente. In marzo arriva terza sui 60 m ai mondiali indoor di Budapest con il tempo di 7"12, dietro alla statunitense Gail Devers ed alla belga Kim Gevaert. Il 23 giugno al meeting di Rethymno, nell'isola di Creta, stabilisce il suo record personale sia sui 100 metri (11"02) sia sui 200 metri (22"91).
Due mesi dopo, alle Olimpiadi di Atene, si migliora ulteriormente, correndo sotto gli 11 secondi in tutti e quattro i turni di gara (batterie, quarti, semifinale e finale) dei 100 m. Il tempo migliore è quello della semifinale, 10"92, suo record personale. Vince la finale in 10"93, prima atleta bianca e non statunitense a vincere i 100 metri olimpici dopo 24 anni, quando l'allora sovietica Ljudmila Kondrat'eva vinse ai Giochi di boicottati dagli statunitensi.
Dopo i Giochi di Atene prende un lungo periodo di pausa. Ai Mondiali conquista il bronzo nella staffetta 4×100 m con le connazionali Natallia Solohub, Alena Neumiarzhitskaya e Aksana Drahun, riscattando così una deludente finale dei 100 in cui era finita ultima con il tempo di 11"13.
Ai campionati europei del 2006 giunge sesta con il tempo di 11"34 sui 100 m mentre vince nuovamente la medaglia di bronzo con la staffetta 4×100m.
Nel 2008 alle Olimpiadi di Pechino non va oltre le semifinali, venendo eliminata con il tempo di 11"26, lontano dal primato stabilito ai Giochi olimpici di quattro anni prima.
Progressione 100 metri piani StagioneRisultatoLuogoDataRank. Mond.201211"52 Helsinki27-6-2012-201111"53 Stoccolma18-6-2011-201011"58 Barcellona28-7-2010-200911"46 Liegi15-7-2009-200811"14 Pechino16-8-200830ª200611"28 Göteborg9-8-200648ª200410"92 Atene21-8-20043ª200311"45 Minsk3-6-2003110ª200211"29 Brėst4-6-200244ª200111"54 Brėst8-6-2001-
200 metri piani StagioneRisultatoLuogoDataRank. Mond.200823"21 Brėst31-5-2008109ª200422"91 Rethymno23-6-200449ª200323"46 Minsk3-6-2003149ª200223"26 Brėst6-6-200277ª
Palmarès AnnoManifestazioneSedeEventoRisultatoPrestazioneNote2002Europei indoor Vienna60 m pianiSemifinale7"38Europei Monaco100 m pianiSemifinale11"442004Mondiali indoor Budapest60 m piani7"12Giochi olimpici Atene100 m piani10"934×100 m5ª42"942005Mondiali Helsinki100 m piani8ª11"134×100 m42"562006Europei Göteborg100 m piani6ª11"344×100 m43"612008Giochi olimpici Pechino100 m pianiSemifinale11"264×100 mBatteria43"692009Mondiali Berlino4×100 mBatteria44"122010Europei Barcellona100 m pianiBatteria11"584×100 m5ª43"182012Mondiali indoor Istanbul60 m pianiSemifinale7"31Europei Helsinki100 m pianiSemifinale
Altre competizioni internazionali 2005 7ª alle World Athletics Final ( Monaco), 100 metri - 11"23
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