Wie die US-Magazine „Variety“ und „The Hollywood Reporter“ unter Berufung auf ihren langjährigen Ehemann Dan Gilroy berichteten, erlag Duvall im Schlaf den Folgen einer Diabetes-Erkrankung in ihrem Haus im US-Bundesstaat Texas.
Seit 1989 bis heute war der Musiker Dan Gilroy ihr Lebensgefährte. „Meine liebe, süße, wundervolle Lebensgefährtin und Freundin hat uns verlassen. In letzter Zeit hat sie zu viel gelitten, jetzt ist sie frei. Flieg' davon, schöne Shelley“, teilte Gilroy dem „Hollywood Reporter“ mit.
Weltweit bekannt wurde Duvall 1980 mit ihrer Rolle im Horrorfilm „The Shining“ von Regisseur Stanley Kubrick. Dort entging sie der Axt von Jack Nicholson in einer Szene, die wohl den meisten Zuschauerinnen und Zuschauer im Gedächtnis blieb.
Shelly spielte darin die Ehefrau von Jack Nicholson, die sich gegen die Mordversuche ihres verrückt gewordenen Ehemannes zur Wehr setzen muss. Die Dreharbeiten beschrieb Duvall später als „traumatisierend“, da sie in vielen Szenen intensive Todesangst spielen musste, was emotional sehr zermürbend war, da der perfektionistische Kubrick stets Dutzende Aufnahmen verlangte.
