Robert Duvall es uno de los actores más estimados y prolíficos de la industria. Su carrera se expande a través de 45 años, durante las cuales realizó más de 125 trabajos en cine y televisión.

Duvall fue seis veces postulado al premio de la Academia. La primera vez fue por su interpretación de Tom Hagen, el consejero de la familia Corleone, en la película "The Godfather" de Francis Ford Coppola. Por el mismo papel ganó el Premio al Mejor Actor Secundario, otorgado por los Críticos de Cine de Nueva York. La segunda nominación al Oscar fue por su trabajo en otra de las películas de Coppola. Esta vez fue "Apocalypse Now", que trataba sobre la guerra de Vietnam de 1979, y en la cual Duvall dice la tristemente célebre frase "Me encanta el olor de napalm por la mañana". Por ese papel Duvall ganó los premios Globo de Oro y el de la Academia Británica de Artes de Cine y Televisión (BAFTA) al Mejor Actor Secundario. La tercera nominación al Oscar, y primera vez al Mejor Actor, le llegó de la mano de su papel en la película "The Great Santini".

En 1984, Duvall ganó el premio de la Academia al Mejor Actor por su papel como un cantante folklórico en "Tender Mercies", con el cual también ganó un Globo de Oro, y los premios de los Críticos de Cine de Nueva York y de Los Angeles. La quinta vez que fue seleccionado para los premios Oscar, fue por su actuación en el papel principal de "The Apostle", película que Duvall también escribió, dirigió y fue productor ejecutivo, para su propia compañía productora Butcher’s Run Films. Por el mismo papel fue candidato al premio del Gremio de Actores de Cine (SAG), y recibió varios premios de círculos de críticos, entre ellos el premio al Mejor Actor del Círculo de Los Angeles y el de la Sociedad Nacional de Críticos de Cine. Con "The Apostle" también ganó dos premios Independent Spirit en las categorías Mejor Actor y Mejor Director, y recibió una nominación al premio Spirit en la categoría Mejor Guión.

La nominación más reciente al Oscar recibida por Dubai, fue en el año 1998 por la película de tema judicial "A Civil Action", por cuyo papel ganó el premio de la SAG y fue postulado a los Globo de Oro. Duvall fue también reconocido con una postulación al premio Independent Spirit por su actuación en "Rambling Rose", y fue listado para los premios de la BAFTA por su trabajo en "Network". También compartió la nominación al premio de la SAG como parte del reparto de la película de Billy Bob Thornton, "Sling Blade".

Muchas veces Duvall fue distinguido por sus trabajos en la pantalla chica. Fue candidato a los premios Emmy y ganó un Globo de Oro en 1989, por su papel en la miniserie "Lonesome Dove". Tres años más tarde volvería encontrarse en las listas de candidatos al premio Emmy, por su actuación en el telefilm "Stalin", en el cual desarrolla el papel principal, con el cual ganó un Globo de Oro. Por tercera vez fue nominado para el Emmy y también al premio de la SAG, por su escalofriante interpretación de Adolf Eichmann, en el telefilm "The Man Who Captured Eichmann". Más recientemente, Duvall tuvo un papel principal en la miniserie de alto rating de la cadena AMC, "Broken Trail", dirigida por Walter Hill, en la cual el actor fue también productor ejecutivo. Con "Broken Trail", Duvall fue postulado para los premios Globo de Oro y el de la SAG como actor, y también fue nominado al otros dos Globos de Oro por la Mejor Miniserie o Película Hecha para Televisión; otras dos candidaturas al premio de la SAG; una nominación al premio del Gremio de Escritores de América y al del Gremio de Directores de América.

Duvall debutó en la pantalla grande en 1962, con el papel de Boo Radley, en la película clásica "To Kill a Mockingbird". Entre otras de las muchas películas en las que actuó al principio de su carrera, cabe mencionar "Bullitt", con Steve McQueen; "True Grit" protagonizada por John Wayne; la comedia "M*A*S*H" de Robert Altman, en la cual él dio origen al papel de Mayor Frank Burns; y la película con la cual el ahora conocido director George Lucas debutó en el cine, "THX 1138". Otras películas en las que trabajó Duvall, son: "The Godfather: Part II", "The Seven-Per-Cent Solution", "The Eagle Has Landed", "True Confessions", "Colors", "Days of Thunder", "Falling Down", "Wrestling Ernest Hemingway", "Something to Talk About", "Phenomenon", "Deep Impact", "Gone in 60 Seconds", "John Q", "Gods and Generals", "Open Range", "Secondhand Lions", "Kicking & Screaming" y "Thank You for Smoking".

Duvall también produjo y protagonizó "A Family Thing", y escribió, dirigió, produjo y protagonizó "Assassination Tango". Ambas películas fueron producidas con su firma Butcher’s Run Films. Previamente Duvall había dirigido los documentales "We’re Not the Jet Set" y "Ángelo My Love".

Duvall todavía tiene varias películas por salir, entre ellas el drama policial "We Own the Night", con Joaquin Phoenix, Mark Wahlberg y Eva Mendes.