Duvall ha protagonizado numerosas películas y series de televisión, incluyendo To Kill a Mockingbird (1962), The Twilight Zone (1963), The Outer Limits (1964), Bullitt (1969), True Apocalipsis Grit (1969), MASH (1970), THX 1138 (1971) y Joe Kidd (1972).
Robert Duvall apareció en numerosas películas.