Duse nacque a Vigevano, in Italia, nel 1858. Suo padre era un regista teatrale e fece il suo debutto sul palcoscenico all'età di quattro anni. Salì rapidamente alla ribalta nel teatro italiano e negli anni ottanta dell'Ottocento era una delle attrici più popolari in Europa.
Nel 1893, la Duse fece il suo debutto americano a New York City. Ha avuto un enorme successo e negli anni successivi è stata in tournée negli Stati Uniti diverse volte. Ha anche girato il Sud America, l'Europa e l'Asia, diventando una delle attrici più famose al mondo.
Lo stile di recitazione della Duse era caratterizzato dal suo naturalismo e realismo emotivo. Ha evitato i gesti esagerati e l'artificialità del teatro tradizionale, concentrandosi invece sulla creazione di personaggi credibili e riconoscibili. Era anche nota per la sua capacità di trasmettere emozioni complesse con grande sottigliezza e sfumatura.
La carriera della Duse è durata più di quattro decenni ed è apparsa in oltre 300 opere teatrali. Ha interpretato un'ampia varietà di ruoli, dalle eroine di Shakespeare alle donne moderne nei drammi contemporanei. È stata particolarmente acclamata per le sue interpretazioni nelle opere di Ibsen, come "La signora del mare" e "Hedda Gabler".
La Duse si ritirò dalle scene nel 1923 e morì a Pittsburgh, in Pennsylvania, l'anno successivo. È considerata una delle più grandi attrici di tutti i tempi e la sua influenza è ancora visibile nel lavoro di attori e attrici oggi.