Nato a New Orleans, assieme al fratello Jay, si trasferisce a Austin, Texas, per studiare e produrre film a micro-budget. Alto 1,83 m e di etnia Cajun, è sposato dal 2006 con l'attrice Katie Aselton, co-star della serie televisivaThe League, da cui ha avuto due figlie, Ora (2007) e Molly (2012). I fratelli Duplass iniziano a dirige e scrivere vari cortometraggi, passati con successo al Sundance Film Festival, nel 2005 Duplass, sempre in collaborazione col fratello, dirige, scrive, produttore ed interpreta il suo primo lungometraggioThe Puffy Chair, che vince il premio del pubblico al Sundance 2005 e ottiene due candidature agli Independent Spirit Awards. Successivamente i fratelli Duplass scrivono e dirigono Baghead (2008) e Cyrus.
Nel 2009 si fa notare come attore nella commedia mumblecore Humpday - Un mercoledì da sballo, mentre l'anno successivo recita al fianco di Ben Stiller nella commedia indipendente Lo stravagante mondo di Greenberg. Dal 2009 è tra gli interpreti principali della serie televisiva di FXThe League, del cui cast fa parte anche la moglie Katie Aselton. Nel 2010 Duplass ha prodotto l'esordio alla regia della moglie con il film Solo per una notte, e l'anno successivo affianca Emily Blunt nel film drammatico Your Sister's Sister. È il cantante e tastierista del gruppo musicale Volcano, I'm Still Excited!!. I fratelli Duplass hanno creato per il canale via cavo HBO le serie televisive Togetherness e Room 104.
Attore
Cinema
The Puffy Chair, regia di Jay Duplass e Mark Duplass (2005)