Josh Duhamel s'oriente vers des études scientifiques et un parcours de dentiste, avant de travailler comme modèle pour une agence de San Francisco. Remarqué, il est contacté pour intégrer la série « La Force du destin » (1999-2002).

Le voilà parti pour plusieurs saisons et la célébrité, suivi d'une apparition dans un épisode de « Ed » (2002), et de nouveaux rôles récurrents dans « Preuve à l'appui » (2004-07), et dans la saga thriller « Las Vegas » (2003-08), avec Molly Sims, James Lesure, James Caan et Tom Selleck.

Côté cinéma, il accède directement aux premiers rôles, et comme de nombreux jeunes premiers il tâte de l'horreur pour THE PICTURE OF DORIAN GRAY de David Rosenbaum (2004) et TURISTAS de John Stockwell (2006) avec Melissa George et Olivia Wilde.

De la comédie romantique pour RENDEZ-VOUS AVEC UNE STAR (Robert Luketic, 2004) avec Kate Bosworth et Topher Grace, WHEN IN ROME (Mark Steven Johnson, 2010) avec Kristen Bell, BÉBÉ MODE D'EMPLOI (Greg Berlanti, 2010) avec Katherine Heigl, et, sur une note plus amère, THE ROMANTICS (Galt Niederhoffer, 2010) avec Katie Holmes et Anna Paquin et NEW YEAR'S EVE (Garry Marshall, 2011, photo).

Il touche au blockbuster d'action et au succès planétaire pour la saga survoltée des TRANSFORMERS de Michael Bay (2007-11, photo) avec Shia LaBeouf et Megan Fox et rejoint la fantaisie grand public RAMONA AND BEEZUS d'Elizabeth Allen (2010).

Il se marie en 2009 avec la chanteuse du groupe The Black Eyed Peas Stacy Ferguson.