Duvall, ABD'nin Kaliforniya eyaletinin San Diego şehrinde doğdu. Babası William Howard Duvall bir Amerikan donanması amiraliydi. Annesi ise amatör bir aktristi. Oyunculuk eğitimini new york'da Neighborhood Playhouse Tiyatro Okulu'nda aldı. Oyunculuk kariyeri için mücadele ederken Manhattan Posta Ofisinde müdür olarak işe girdi ama bu işinden 6 ay sonra ayrıldı.

Beyaz perdede ilk deneyimi, To Kill a Mockingbird (1962 filmi ile oldu ama onu büyük kitlelere tanıtan filmi bundan tam on yıl sonra Tom Hagen karakterini canlandırdığı Baba (The Godfather) ile oldu. Bu film ile ilk kez 'en iyi yardımcı erkek oyuncu' kategorisinde Oskara aday oldu. Aynı filmin devamı olan Baba 2 (The Godfather Part Two) filminde de yine aynı karakteri canlandırdı. akademi Ödüllerine Toplam 6 kez aday olan Duvall, bu ödüle Tender Mercies (1984) filmi ile 'en iyi erkek oyuncu' dalında Oskar alarak erişti.

• The Last Full Measure 2009 - Oyuncu
• Four Christmases 2008 - Oyuncu
• The Road 2008 - Oyuncu
• Gecenin İki Yüzü 2007 - Oyuncu
• Arı Filmi 2007 - Seslendirme
• Şans Sende 2007 - Oyuncu
• Sigara İçtiğiniz İçin Teşekkürler 2005 - Oyuncu
• Şut ve Gool 2005 - Oyuncu
• Uzak Ülke 2003 - Oyuncu
• Muhteşem Üçlü 2003 - Oyuncu
• Secondhand Lions 2003 - Oyuncu
• Tanrılar Ve Generaller 2003 - Oyuncu
• John Q 2002 - Oyuncu
• 60 Saniye 2000 - Oyuncu
• Dava 1998 - Oyuncu
• Derin Darbe 1998 - Oyuncu
• The Apostle 1997 - Yönetmen, Senarist, Oyuncu
• Mucize 1996 - Oyuncu
• Phenomenon 1996 - Oyuncu
• Bir Aile Sorunu 1996 - Oyuncu
• Kırmızı Leke 1995 - Oyuncu
• Aşk Ve Yalanlar 1995 - Oyuncu
• Yıldızlar Yağarken 1995 - Oyuncu
• İşkolik 1994 - Oyuncu
• Bir Amerikan Efsanesi 1993 - Oyuncu
• Sonun Başlangıcı 1993 - Oyuncu
• Stalin 1992 - Oyuncu
• Damızlık Kızın Öyküsü 1990 - Oyuncu
• Yıldırım Günleri 1990 - Oyuncu
• Renkler 1988 - Oyuncu
• Kıyamet 1979 - Oyuncu
• The Betsy 1978 - Oyuncu
• Kartal Kondu 1976 - Oyuncu
• Şebeke 1976 - Oyuncu
• Baba 2 1974 - Oyuncu
• Konuşma 1974 - Oyuncu
• Baba 1972 - Oyuncu
• Joe Kidd 1972 - Oyuncu
• Northfield Minnesota Baskını 1972 - Oyuncu
• Thx 1138 1971 - Oyuncu
• Cephede Eğlence 1970 - Oyuncu
• İz Peşinde 1969 - Oyuncu
• Vahşi Hakikat 1968 - Oyuncu
• Bullitt 1968 - Oyuncu
• Flesh And Blood 1968 - Oyuncu
• The Chase 1966 - Oyuncu
• Bülbülü Öldürmek 1962 - Oyuncu