Nato nel Dakota del Nord, i suoi genitori divorziarono durante la sua infanzia e si trovò a vivere con la madre e le tre sorelle minori Ashlee, Mckenzee e Kassidy. Ha frequentato la Minot State University, diplomandosi in biologia. Ha origini francesi e canadesi.
Il suo primo successo lo ottenne venendo eletto “Modello dell’Anno” nel 1995. Il debutto nel piccolo schermo lo fece nella soap opera della ABC intitolata La valle dei pini che gli regalò un Emmy Award. Duhamel è anche apparso in video musicali come ”Genie In a Bottle” di Christina Aguilera.
Nel 2004 apparve sul grande schermo nella commedia romantica Appuntamento da sogno! e nel 2006 nell’horror Turistas. Nel 2007 recita nel blockbuster di Michael Bay Transformers, e nei successivi sequel Transformers – La vendetta del caduto (2009) e Transformers 3 (2011), nel ruolo del Capitano Lennox. Josh è sposato con la cantante Fergie, dei BEP. Duhamel rese pubblico il fidanzamento con la cantante nel dicembre del 2007. Recentemente la coppia ha comprato casa a Los Angeles e si sono sposati il 12 gennaio 2009 a Malibù con una cerimonia privatissima.
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