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.