윤주는 강렬한 캐릭터와 파격적인 연기로 데뷔 초부터 눈길을 끌었던 배우다. 2012년 데뷔작 《나쁜 피》에서 충격적이고 복잡한 역할을 맡아 비평가들로부터 긍정적 평가를 받았으며, 2016년 《나 홀로 휴가》로 청룡영화제 여우주연상 후보에 오르며 실력을 입증했다. 2019년 《13일의 금요일: 음모론의 시작》에서 주인공 윤청하 역을 맡아 독립영화계에서 주목받는 배우로 자리매김했다. 2020년 4월 급성 간부전으로 활동을 중단했으나, 간이식 수술 이후 2023년 《소방서 옆 경찰서》와 《국과수》 출연으로 활동을 재개했다. 파격적이고 진정 어린 연기로 언더그라운드 영화계에서 사랑받는 배우로, 건강을 되찾고 돌아온 그 이후의 활동이 기대되는 중견 배우다. 2025년 친애하는 X에서 Class Teacher 역을 맡았다. 2020년 살인택시괴담: 야경 챕터2에 출연했다. 2019년 블러드 사쿠라에서 Yoon Seul 역을 맡았다.