1949. aastal Houstonis Texase osariigis sündinud Duvall alustas näitlejakarjääri 1970. aastal, kui tegi kaasa Robert Altmani mustas komöödias “Brewster McCloud”.

1967. aastal keskkooli lõpetanud Duvall müüs kosmeetikatooteid ja õppis South Texas Junior College’is toitumise erialal.

Kuigi Duvall ei olnud eriti veendunud, et näitleja amet just talle on, jätkas ta Altmani filmides kaasa löömist. Rolli eest 1977. aasta filmis “3 Women” pälvis Duvall Cannes’i filmifestivalil parima naispeaosatäitja auhinna. Sama filmi eest pälvis ta veel neli parima naispeaosatäitja auhinda.

1980. aastal kogus Duvall tuntust peaosadeaga Altmani live-action mängufilmis “Popeye”, kus ta kehastas Olive Oyli, ning Stanley Kubricku lavastatud ja Stephen Kingi ainetel valminud õudusklassikas “The Shining”.

Oma viimase rolli tegi Duvall 53 aastaselt religioosses komöödiafilmis “Manna from Heaven”.