Timothy Theodore Duncan se narodil 25. dubna 1976 v Christianstedu na Amerických Panenských ostrovech. Jeho dětství nebylo typické pro budoucí hvězdu NBA. Původně se věnoval plavání, kde dosáhl značných úspěchů a dokonce se připravoval na olympijské hry. Jeho sestra byla také úspěšnou plavkyní. V roce 1993 však jeho sportovní dráha nabrala nový směr. Po zničení jeho rodinného bazénu hurikánem Hugo a následné smrti jeho matky, která podlehla rakovině, se Duncan začal více věnovat basketbalu.
Jeho basketbalový talent se rychle rozvinul. Vystudoval St. Dunstan’s Episcopal High School a poté se rozhodl pro univerzitní kariéru v USA. V roce 1993 nastoupil na Wake Forest University, kde studoval psychologii. Na univerzitní scéně se stal dominantní silou. Během svého působení ve Wake Forest, které trvalo od roku 1993 do 1997, si vybudoval pověst neuvěřitelně efektivního hráče s vynikající obranou a stabilním útokem. Dosáhl průměru 16,5 bodu, 12,3 doskoku a 2,1 bloku na zápas. V sezóně 1996-97 byl jmenován nejlepším hráčem Atlantic Coast Conference a získal několik dalších ocenění. Jeho univerzitní kariéra vyvrcholila v roce 1997, kdy se rozhodl vstoupit do NBA draftu.
NBA draft 1997 byl pro Tima Duncana a San Antonio Spurs klíčovým momentem. Spurs, kteří měli v předchozí sezóně bilanci 20 výher a 62 proher, získali díky loterii první volbu. S touto volbou si vybrali právě Duncana. Okamžitě se stal základním kamenem týmu. V první sezóně 1997-98 zaznamenal průměr 21,1 bodu, 11,9 doskoku a 2,5 bloku. Jeho výkony mu vynesly nominaci do prvního All-NBA týmu a také do prvního All-Defensive týmu, což bylo pro nováčka mimořádné. Spurs se s ním v sestavě výrazně zlepšili a postoupili do play-off.
Spolupráce s trenérem Gregem Popovichem se ukázala jako jedna z nejúspěšnějších v historii NBA. Popovichův klidný, ale náročný styl a Duncanův nekompromisní přístup k práci vytvořily v San Antoniu unikátní kulturu. V sezóně 1998-99, která byla zkrácena výlukou, Spurs vyhráli svůj první titul NBA, když ve finále porazili New York Knicks. Duncan byl jmenován MVP finále. Následovala éra neuvěřitelné stability. Duncan a Spurs se stali synonymem pro vítězství.
Následující roky přinesly další úspěchy. V sezóně 2002-03 Duncan zaznamenal své nejlepší individuální statistiky v kariéře (23,3 bodu, 12,9 doskoku, 2,9 bloku) a dovedl Spurs k druhému titulu NBA, kde byl opět jmenován MVP finále. V sezóně 2004-05 přidal třetí titul, tentokrát ve finále proti Detroit Pistons, kde byl jeho spoluhráč Tony Parker jmenován MVP finále. Další tituly následovaly v sezóně 2006-07 proti Cleveland Cavaliers a v sezóně 2013-14, kdy ve finále porazili Miami Heat. Toto páté vítězství v roce 2014, ve věku 38 let, bylo důkazem jeho dlouhověkosti a schopnosti přizpůsobit se.
Tim Duncan odehrál celou svou 19letou kariéru v NBA v dresu San Antonio Spurs. Během této doby se stal jedním z nejlepších hráčů své generace a celkově v historii ligy. Je držitelem řady rekordů, včetně 5 titulů NBA, 2 cen MVP sezóny (2001-02, 2002-03) a 3 cen MVP finále (1999, 2003, 2005). Byl 15krát vybrán do All-Star týmu, 15krát do All-NBA týmu (10x první tým, 5x druhý tým) a 15krát do All-Defensive týmu (8x první tým, 7x druhý tým). Jeho počet doskoků v kariéře (15 091) ho řadí na 6. místo v historii NBA a jeho počet zblokovaných střel (3 020) na 5. místo. Vždy byl známý svou efektivitou, klidem a schopností dělat správná rozhodnutí pod tlakem. Jeho přezdívka „The Big Fundamental“ (Velký Fundamentál) vypovídala o jeho precizním a neokázalém herním stylu.
Přestože byl mediálně často neviditelný, jeho vliv na hru a na tým byl obrovský. Nikdy nebyl hráčem, který by vyhledával pozornost mimo palubovku. Jeho soukromý život byl vždy diskrétní. Po rozvodu s manželkou Amy měl dvě děti. V průběhu své kariéry se potýkal s několika zraněními, ale vždy se dokázal vrátit a podávat stabilní výkony. V roce 2009 si například zlomil kotník, ale vrátil se do play-off. V roce 2014 utrpěl zranění kolena.
Po sezóně 2015-16, ve věku 40 let, se Tim Duncan rozhodl ukončit svou aktivní hráčskou kariéru. Jeho odchod byl sice očekávaný, ale stále to byl konec jedné éry. Po skončení kariéry se Duncan věnoval různým aktivitám, včetně koučování. V roce 2019 se na krátkou dobu vrátil k San Antonio Spurs jako asistent trenéra. V roce 2020 byl uveden do Naismith Memorial Basketball Hall of Fame, což bylo zasloužené ocenění jeho mimořádné kariéry. Jeho číslo 21 bylo navždy vyřazeno v San Antonio Spurs, což je nejvyšší pocta pro hráče v daném klubu.