Clea DuVall, 1977 yılında Los Angeles, California'da doğdu. Babası da bir oyuncu olan Steph DuVall, annesinde ise bir öğretmendi. Ailesinin sanat ve eğitim ile bağlantılı olması, DuVall'ın oyunculuk kariyerine olan ilgisini şekillendirmiştir. Eğitimi Los Angeles County High School for the Arts'ta tamamladı. Okulda oynamaya başlayan DuVall, ilerleyen yıllarda çeşitli film ve televizyon dizilerinde rol aldı.

1998'de "The Faculty" adlı filmde rol alarak profesyonel oyunculuk kariyerine adım attı. 1999'da "Girl, Interrupted" ve "She's All That" filmlerinde oynadı. 2003'te ise "Identity" ve "21 Grams" filmleriyle daha geniş bir izleyici kitlesine ulaştı.