Joshua David Duhamel nació el 14 de noviembre de 1972 en Minot, Dakota del Norte, EE. UU. Estudió biología en la Universidad Estatal de Minot con la intención de ejercer la odontología. A los 26 años comenzó a trabajar en la construcción, más adelante trabajó como modelo y finalmente llegó al mundo de la actuación.

Participó en largometrajes como El retrato de Dorian Gray, de la novela de Oscar Wilde, Lost In The Sun, Bravetown, The Wrong Stuff y Beyond Deceit, You're Not You, Safe Haven, Scenic Route y Movie 43. Otros de sus proyectos incluyen Nochevieja, Transformers: Dark of the Moon, Life as we know it, Ramona y Beezus, When in Rome y The Romantics.

En la televisión, Josh es mejor conocido por su papel de Danny McCoy en la serie de la NBC Las Vegas, participó también en la serie de CBS Battle Creek.  Además, prestó su voz a la serie animada, ganadora del Premio Emmy, de Nickelodeon Fanboy & Chum Chum. Protagonizó All My Children, por la que recibió tres nominaciones consecutivas al Daytime Emmy.

En el 2009 se casó con Fergie de The Black Eyed Peas, con quien tiene un hijo. Sin embargo, luego de un par de años juntos, anunciaron su separación. Poco tiempo después de hacer público su divorcio, corrieron rumores del naciente amorío entre Josh y la actriz mexicana, Eiza González.