Patty Duke è nata Anna Marie Duke il 14 dicembre 1946 a Elmhurst, New York, da Frances Margaret (McMahon), una cassiera, e John Patrick Duke, un tassista e tuttofare. È di origine irlandese e per un ottavo tedesca. La sua carriera di attrice è iniziata quando è stata presentata ai manager di suo fratello Ray Duke, John ed Ethel Ross. Poco dopo, Anna Marie divenne Patty, l'attrice. Patty ha iniziato con spot pubblicitari, alcuni film e alcune piccole parti. Il suo primo ruolo importante e memorabile è arrivato quando è stata scelta per interpretare la cieca e sorda Helen Keller nella versione di Broadway di "The Miracle Worker". Lo spettacolo durò quasi due anni, dal 19 ottobre 1959 al 1 luglio 1961 (Patty se ne andò nel maggio 1961). Nel 1962, The Miracle Worker (1962) divenne un film e Patty vinse un Academy Award come migliore attrice non protagonista. Aveva 16 anni, il che la rendeva la persona più giovane ad aver mai vinto un Oscar. Ha poi recitato nella sua sitcom intitolata The Patty Duke Show (1963). È durato tre stagioni e Patty è stata nominata per un Emmy. Nel 1965, ha recitato nel film Billie (1965). Fu un successo e fu il primo film mai venduto a una rete televisiva. Nello stesso anno sposò il regista Harry Falk. Il loro matrimonio durò quattro anni. Ha poi recitato in La valle delle bambole (1967), che è stato un successo finanziario ma non di critica. Nel 1969, si assicurò una parte in un film indipendente intitolato Me, Natalie (1969). Il film è stato un flop al botteghino, ma ha vinto il suo secondo Golden Globe per la sua interpretazione. All'inizio degli anni '70, divenne madre degli attori Sean Astin (con lo scrittore Michael Tell) e Mackenzie Astin (con l'attore John Astin). Nel 1976, vinse il suo secondo premio Emmy per la miniserie di grande successo Captains and the Kings (1976). Seguirono altri film TV di successo. Ha ricevuto due nomination agli Emmy nel 1978 per A Family Upside Down (1978) e Avere Babies III (1978). Ha poi vinto il suo terzo Emmy nella versione cinematografica per la TV del 1979 di The Miracle Worker (1979), questa volta interpretando "Annie Sullivan". Nel 1982 le fu diagnosticata una malattia maniaco-depressiva. Nel 1984 è diventata presidente della Screen Actors Guild (SAG). Nel 1986, sposò Michael Pierce, un sergente istruttore che incontrò mentre si preparava per un ruolo nel film televisivo A Time to Triumph (1986). Nel 1987 scrive la sua autobiografia, "Chiamami Anna". Nel 1989, lei e Mike adottarono un bambino, a cui chiamarono "Kevin". La sua autobiografia è diventata un film per la TV nel 1990, con Patty che interpreta se stessa, dai 30 anni in poi. Nel 1992, ha scritto il suo secondo libro, "A Brilliant Madness: Living with Manic Depression Illness".
Anna Marie Duke ha avuto una carriera lunga e di successo, vincendo tre Emmy. Era una madre e una sostenitrice politica di questioni come l'ERA (Emendamento sulla parità di diritti), l'AIDS e il disarmo nucleare, il tutto nonostante soffrisse di depressione maniacale. Morì il 29 marzo 2016 a Coeur d'Alene, Idaho, di sepsi dovuta alla rottura dell'intestino. Patty aveva dimostrato la sua forza come attrice e come persona.
