В 1991 году окончила Академию Русского балета имени А.Я. Вагановой (класс профессора Наталии Дудинской).

В 1990 году, будучи студенткой предвыпускного класса, Лопаткина получила первую премию в конкурсе имени А.Я. Вагановой (Vaganova-Prix).

С 1991 года — в труппе Мариинского театра. В театре Лопаткиной с самого начала стали поручать сольные партии Уличной танцовщицы в «Дон Кихоте» Людвига Минкуса, Феи Сирени в «Спящей красавице» Петра Чайковского, Мирты и Жизели в «Жизели» Адольфа Адана.

В 1994 году Лопаткина дебютировала в роли Одетты-Одиллии в балете «Лебединое озеро» Петра Чайковского.

В репертуаре балерины — Никия в «Баядерке» Людвига Минкуса, Раймонда и Клеманс в «Раймонде» Александра Глазунова. Она занята в балетах Михаила Фокина «Лебедь», «Жар-птица» (Жар-птица), «Шехеразада» (Зобеида).

Балерина исполнила сольные партии в балетах хореографа Джорджа Баланчина «Серенада», «Симфония до мажор» (II. Adagio), «Драгоценности», «Фортепианный концерт № 2» (Ballet Imperial), «Тема с вариациями», «Вальс», «Шотландская симфония», «Сон в летнюю ночь» (Титания), а также в балетах хореографа Ролана Пети «Юноша и смерть» и «Гибель розы».

Она является первой исполнительницей одной из двух сольных партий в постановке американского и немецкого балетмейстера Джона Ноймайера «Звуки пустых страниц» (2001).

В репертуаре Ульяны Лопаткиной в Мариинском театре — балеты «Бахчисарайский фонтан» Бориса Асафьева (Зарема), «Легенда о любви» Арифа Меликова (Мехменэ Бану), «Кармен-сюита» (Кармен) и «Анна Каренина» (Анна Каренина) Родиона Щедрина и другие сольные партии.

В сезоне 2013/2014 она также исполняет партию Царь-девицы в балете «Конек-Горбунок» на музыку Родиона Щедрина.

С труппой Мариинского театра гастролировала в странах Европы, Америки и Азии.

В 2012 году Лопаткина cтала лицом коллекции «Образы русского балета» ювелирного дома Sasonkо.

Творчество балерины отмечено многими наградами. В 1999 году она была удостоена Государственной премии РФ. В 2005 году Лопаткиной было присвоено звание народной артистки РФ. Она является лауреатом премий «Золотой софит» (1995) и «Золотая маска» (1997), Международной премии «Божественная» (1997), балетной премии «Benois de la danse» (1997), премии «Балтика» (1997, 2001), премии лондонских критиков «Evening Standard» (1998), премий «Monaco world dance awards» (2001), «Триумф» (2004).

Ульяна Лопаткина в 2001 году вышла замуж за архитектора и писателя Владимира Корнева. В 2002 году у балерины родилась дочь Маша.