Duse wurde 1858 in Vigevano, Italien, geboren. Ihr Vater war Theaterregisseur und sie gab ihr Bühnendebüt im Alter von vier Jahren. Sie erlangte schnell Berühmtheit im italienischen Theater und war in den 1880er Jahren eine der beliebtesten Schauspielerinnen Europas.
1893 gab Duse ihr amerikanisches Debüt in New York City. Sie war ein großer Erfolg und tourte in den nächsten Jahren mehrmals durch die Vereinigten Staaten. Sie tourte auch durch Südamerika, Europa und Asien und wurde zu einer der berühmtesten Schauspielerinnen der Welt.
Duses Schauspielstil zeichnete sich durch Naturalismus und emotionalen Realismus aus. Sie vermied die übertriebenen Gesten und die Künstlichkeit des traditionellen Theaters und konzentrierte sich stattdessen darauf, Charaktere zu schaffen, die glaubwürdig und nachvollziehbar waren. Sie war auch für ihre Fähigkeit bekannt, komplexe Emotionen mit großer Subtilität und Nuancen zu vermitteln.
Duses Karriere erstreckte sich über mehr als vier Jahrzehnte und sie trat in über 300 Theaterstücken auf. Sie spielte eine Vielzahl von Rollen, von Shakespeares Heldinnen bis hin zu modernen Frauen in zeitgenössischen Dramen. Besonders gefeiert wurde sie für ihre Auftritte in Ibsens Stücken wie „Die Dame vom Meer“ und „Hedda Gabler“.
Duse zog sich 1923 von der Bühne zurück und starb im folgenden Jahr in Pittsburgh, Pennsylvania. Sie gilt als eine der größten Schauspielerinnen aller Zeiten und ihr Einfluss ist auch heute noch in der Arbeit von Schauspielern und Schauspielerinnen sichtbar.