[1]​ Claire Duhamel hizo su debut en 1948 en la película Le droit de l'enfant, dirigida por Jacques Daroy y acompañada en el reparto por el actor Jean Chevrier.

Fue pareja de Pierre Fresnay en la película Un gran mecenas, de Yves Ciampi.

El cineasta Alain Resnais la contrató para sus películas La guerra ha terminado y Je t'aime, je t'aime.

Su trabajo más popular fue su interpretación de Madame Darbon, la madre de Christian (Claude Jade) en las películas de François Truffaut Baisers volés y Domicilio conyugal.

En 1997 regresó a la pantalla con la película Come tu sopa de Mathieu Amalric.