Duse föddes i Vigevano, Italien, 1858. Hennes far var teaterregissör och hon gjorde sin scendebut vid fyra års ålder. Hon blev snabbt framträdande i den italienska teatern, och på 1880-talet var hon en av de mest populära skådespelerskorna i Europa.
1893 gjorde Duse sin amerikanska debut i New York City. Hon var en stor framgång, och hon turnerade i USA flera gånger under de närmaste åren. Hon turnerade också i Sydamerika, Europa och Asien och blev en av de mest kända skådespelerskorna i världen.
Duses skådespelarstil präglades av dess naturalism och känslorealism. Hon undvek den traditionella teaterns överdrivna gester och konstgjordhet och fokuserade istället på att skapa karaktärer som var trovärdiga och relaterbara. Hon var också känd för sin förmåga att förmedla komplexa känslor med stor subtilitet och nyans.
Duses karriär sträckte sig över mer än fyra decennier, och hon medverkade i över 300 pjäser. Hon spelade en mängd olika roller, från Shakespeares hjältinnor till moderna kvinnor i samtida dramer. Hon blev särskilt hyllad för sina insatser i Ibsens pjäser, som "Fruen från havet" och "Hedda Gabler".
Duse drog sig tillbaka från scenen 1923 och hon dog i Pittsburgh, Pennsylvania, året därpå. Hon anses vara en av de största skådespelerskorna genom tiderna, och hennes inflytande kan fortfarande ses i skådespelares och skådespelerskors arbete idag.