En 2005 cambió a la Fórmula 3 Euroseries, donde obtuvo cinco podios para finalizar séptimo en el campeonato para Signature.
A continuación, logró la pole position y la vuelta rápida en el Gran Premio de Macao, donde finalizó sexto.
En 2011 no disputó la Fórmula Nippon, y venció dos carreras del Super GT con idéntica formación que en 2010 para finalizar quinto en el campeonato.
En 2013, Duval compitió todas las fechas del Campeonato Mundial de Resistencia en un Audi R18 e-tron quattro junto con Allan McNish y Tom Kristensen.
Por otro lado, Loïc compitió en Japón en la categoría de monoplazas renombrada como Super Formula; consiguió una victoria, otros dos podios y un cuarto lugar, pero no disputó toda la temporada de esa competición por lo que terminó tercero en la tabla general.
Además obtuvo una victoria y tres cuartos puestos en siete apariciones en la Super Fórmula Japonesa.
Duval disputó siete carreras de la Fórmula E 2014/15 con el equipo Dragon, logrando dos podios.