Carl Julius Rothberger, Sohn des Bekleidungskonfektionärs und Begründers des Warenhauses Jacob Rothberger am Wiener Stephansplatz, trat – anders als seine Brüder Moritz, Alfred und Heinrich Rothberger – nicht in das Familienunternehmen ein, sondern studierte ab 1891 an der Medizinischen Fakultät der Universität Wien. Nach der Promotion 1897 arbeitete er zunächst am Bakteriologischen Laboratorium des k. k. Militär-Sanitäts-Comités, dann an der Krankenanstalt Rudolfstiftung und 1898 an der I. Medizinischen Universitätsklinik. 1899 trat er in das Institut für allgemeine und experimentelle Pathologie ein und habilitierte sich 1904 im Fach allgemeine und experimentelle Pathologie, im April 1912 erfolgte seine Ernennung zum a. o. Professor und 1924 seine Berufung zum stellvertretenden Vorstand des Institutes für allgemeine und experimentelle Pathologie. Seit 1908 stand für Rothberger die Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Elektrokardiographie im Zentrum seiner wissenschaftlichen Tätigkeit – so entdeckte er etwa die Ursache des Vorhofflimmerns. 1936 wurde Rothberger vom Bundesministerium für Unterricht mit Verweis auf Sparzwänge frühzeitig pensioniert und das Extraordinariat aus dem Dienstpostenplan der Universität Wien ausgeschieden. Auf seinen Wunsch hin erlaubte ihm das Ministerium mit der Befristung seines gesetzlich vorgesehenen Pensionsantrittstermins (1941) am Institut unentgeltlich als Honorar-Professor weiter zu arbeiten.

Rothberger, der jüdischer Herkunft war, wurde am 23. März 1938 von der Gestapo verhaftet und erst nach Intervention des Dekans der Medizinischen Fakultät, Eduard Pernkopf, wieder entlassen. Seine Ehe mit Leopoldine Rothberger, née Wohlfahrt, die nach NS-Diktion "Arierin" war, wurde als "privilegierte Mischehe" definiert, was ihn aber nur teilweise vor der nationalsozialistischen Verfolgung schützte. Am 30. Juni 1938 musste Carl Julius Rothberger eine Vermögensanmeldung abgeben, in der er eine ihm gehörende medizinische Bibliothek am Institut anführte. In einem im November 1938 erstellten Nachtrag bezifferte er den Wert seiner Bücher mit 1.000 Reichsmark und betonte, dass ihm die Bücher de facto nicht zur Verfügung stünden. Da das Gesetz über Mietverhältnisse mit Juden vom 30. April 1939 sogenannte "Mischehen" von den Bestimmungen einer zwangsweisen Kündigung ausnahm, war es der Familie Rothberger möglich, in ihrer Wohnung im Philipphof in Wien 1, Augustinerstraße 8 zu verbleiben. Carl Julius und Leopoldine Rothberger starben am 12. März 1945 bei einem Bombenangriff auf die Wiener Innenstadt im Philipphof, dem heutigen Standort des Mahnmals gegen Krieg und Faschismus. Ihre Tochter, die zum Zeitpunkt des Angriffes die Schule besucht hatte, überlebte und emigrierte nach dem Ende des Zweiten Weltkrieges in die USA.

An der heutigen Zweigbibliothek für Geschichte der Medizin konnten im Zuge der Provenienzforschung Bücher mit Hinweisen auf die Provenienz Carl Julius Rothberger – darunter Exlibris und handschriftliche Eigentumsvermerke – eruiert werden. Diese waren laut Inventarverzeichnis nach 1939 inventarisiert worden. Im September 2010 restituierte die Medizinische Universität Wien 29 Bücher an die Tochter von Carl Julius Rothberger. In den folgenden Jahren beschloss die Medizinische Universität Wien zwei weitere Restitutionen von später noch aufgefundenen Büchern aus dem Eigentum von Carl Julius Rothberger.