W latach 1915–1916 został asystentem dyrygenta w Filharmonii Warszawskiej. Został powołany na profesora instrumentacji w Konserwatorium Warszawskim, a po przeniesieniu do Berlina zajął się kompozycją. W roku 1924 opublikował cztery symfonie, sonaty i wariacje fortepianowe oraz pieśni.
Juliusz Wertheim zmarł nagle w wieku 48 lat na zawał podczas transmitowanego przez Polskie Radio koncertu dyrygując w Filharmonii Preludium do Śpiewaków norymberskich Richarda Wagnera.
Dzieła Wertheima obejmują m.in. koncert fortepianowy h-moll, sonatę skrzypcową, Symfonische Variationen na wlasny temat op. 19, wydane w Berlinie przez wydawnictwo Simrock, nie ukończoną operę „Fata Morgana”.
Twórczość Wertheima w dużej części zaginęła podczas II wojny światowej, wiele utworów spłonęło w Warszawie, a wydawnictwo Simrock wycofało i zniszczyło opublikowane przez siebie egzemplarze.
Zachowane utwory charakteryzuje powaga, większość pozostaje w tonacjach molowych. W porównaniu do równieśników - m.in. Szymanowskiego czy Karłowicza, muzyka Wertheima brzmi tradycyjnie, mieści się w ramach stylistyki Brahmsa, Liszta lub Wagnera.
Został pochowany na cmentarzu ewangelicko-augsburskim w Warszawie (aleja F, grób 34) śp.