Duse az olaszországi Vigevanóban született 1858-ban. Édesapja színházi rendező volt, és négy évesen debütált a színpadon. Gyorsan előtérbe került az olasz színházban, és az 1880-as évekre Európa egyik legnépszerűbb színésznője volt.
Duse 1893-ban debütált az Egyesült Államokban New Yorkban. Hatalmas sikert aratott, és az elkövetkező néhány évben többször turnézott az Egyesült Államokban. Bejárta Dél-Amerikát, Európát és Ázsiát is, és a világ egyik leghíresebb színésznője lett.
Duse színészi stílusát naturalizmusa és érzelmi realizmusa jellemezte. Kerülte a hagyományos színház túlzó gesztusait és mesterkéltségét, ehelyett a hihető és rokonítható karakterek megalkotására összpontosított. Arról is ismert volt, hogy rendkívül finoman és árnyaltan képes összetett érzelmeket közvetíteni.
Duse karrierje több mint négy évtizedet ölelt fel, és több mint 300 darabban szerepelt. Sokféle szerepet játszott, Shakespeare hősnőitől a modern nőkig kortárs drámákban. Különösen Ibsen darabjaiban nyújtott alakításáért kapott elismerést, mint például a "The Lady from the Sea" és a "Hedda Gabler".
Duse 1923-ban visszavonult a színpadtól, és a következő évben a pennsylvaniai Pittsburgh-ben halt meg. Minden idők egyik legnagyobb színésznőjeként tartják számon, hatása a színészek és színésznők munkásságában ma is megmutatkozik.