Az amerikai színésznő 75 éves volt. Halálhírét élettársa Dan Gilroy erősítette meg a Variety-nek.
Első szerepét Robert Altman 1970-es Brewster McCloud című filmjében kapta. Ezután újabb Altman-filmekben játszott: az 1971-es McCabe & Mrs. Miller című westernben, és a Tolvajok, mint mi (1974) című krimiben, majd a nagy sikerű Nashville (1975) szereplőgárdájának is tagja volt. 1976-ban a Buffalo Bill és az indiánok című alkotásban szerepelt, majd 1977-ben a Három nő című filmben – ezeknek a rendezője szintén Altman volt. A Három nőben nyújtott alakításáért elnyerte a Cannes-i Filmfesztivál legjobb színésznőjének járó díját, valamint BAFTA-jelölést is kapott.
Szintén 1977-ben Woody Allen filmjében, a Annie Hallban a Rolling Stone magazin újságíróját játszotta. A forgatáson találkozott Paul Simon zenésszel, akivel ezután két évig jártak. Duvall 1980-ban Altman Popeye című filmjében Olive Oylt alakította.
Legemlékezetesebb szerepe Stanley Kubrick 1980-ban bemutatott Ragyogás című filmjében volt, ahol Jack Nicholson karakterének feleségét alakította. A Stephen King regénye alapján készült filmet majdnem egy évig forgatták, a legendásan igényes rendező volt, hogy százszor ismételtetett meg egy jelenetet a színészekkel. A színésznő elmondása szerint ez volt életének legnehezebb forgatása.
Ezután szerepelt többek között Terry Gilliam Időbanditák (1981) című filmjében és a Roxanne című vígjátékban, ahol Steve Martin volt a partnere. Később olyan rendezőkkel dolgozott együtt, mint Tim Burton, Francis Ford Coppola, Ivan Passer és Steven Soderbergh, valamint olyan színészekkel, mint Robin Williams, Jamie Lee Curtis, Elliot Gould, Laura Dern, Molly Ringwald és Ed Asner.
2002-ben visszavonult, és csendes életet élt. Sok év kihagyás után 2023-ban visszatért a színészethez, és szerepelt a The Forest Hills című független horrorfilmben.
