Duvall je rođen u San Diegu, Kalifornija. Njegov otac, William Howard Duvall, bio je admiral u američkoj mornarici, a njegova majka, Mildred Virginia Hart, bila je glumica amaterka i rođakinja Roberta E. Leeja, slavnog generala iz Američkog građanskog rata. Duvall je odrastao u vojničkoj obitelji, živeći u Annapolisu, Maryland, blizu mornaričke akademije. Izbačen je iz škole Severn u gradu Severna Park, Maryland. Služio je u vojsci od 19. kolovoza 1953. do 20. kolovoza 1954.
Studirao je glumu u njujorškoj školi The Neighborhood Playhouse School of Theatre. Dok se probijao kao glumac, radio je u pošti na Manhattanu kao činovnik, ali je odustao nakon šest mjeseci. Duvall je dobar prijatelj s glumcima Dustinom Hoffmanom i Geneom Hackmanom, koje poznaje još od studentskih dana. Jedno vrijeme je čak dijelio sobu s Hoffmanom dok su tražili posao.
Karijera
Duvall je na filmu debitirao kao Boo Radley u filmu Ubiti pticu rugalicu (1962). Poslije je glumio okrutnog zločinca u filmu Čovjek zvan hrabrost (1969.) te bojnika Franka Burnsa u filmskoj verziji M.A.S.H.-a (1970.), ali uloga koja se pokazala kao prekretnica bila je ona Toma Hagena u Kumu (1972.) i Kumu II (1974). Zaradio je nominacije za najboljeg sporednog glumca za uloge u filmu Građanska parnica i pukovnika Kilgorea u Apokalipsi danas (1979.). Njegova rečenica, "Volim miris napalma ujutro" iz Apokalipse danas postala je kultni dio filmske povijesti.
Pedrazu je sreo na ulici u Buenos Airesu, u Argentini. Oboje su rođeni 5. siječnja, ali Duvall je 40 godina stariji. Zajedno su od 1997. Duvall govori tečno španjolski i drži farmu u The Plainsu u Fauquier Countyju, Virginia. Rođen je na isti dan kao i kolegica iz Kuma, Diane Keaton, koja je rođena 1946. Najdraži grad mu je Buenos Aires. Stratsveni je plesač tanga i nogometni navijač.
