Puesto que solo era un "homo novus" (es decir, que no pertenecía a la antigua aristocracia romana), no se sabe mucho acerca de la vida personal de Cayo Duilio... aparte de que vivió durante el siglo III a. C. Pero, de alguna manera, se las arregló para conseguir que lo eligieran cónsul en el año 260 a. C, durante el estallido de la Primera Guerra Púnica. A Duilio –subalterno del patricio Cneo Cornelio Escipión "Asina", que mandaba en Sicilia– se le dio el mando de la flota romana "de retaguardia", donde se esperaba que se mantuviera lejos de problemas. Pero, cuando Cneo Cornelio logró que lo capturaran en la batalla de Lípari, Cayo Duilio se vio repentinamente al mando de toda la flota... o de lo que quedaba de ella.

Al darse cuenta de que sus fuerzas carecían de cualquier habilidad en la guerra naval y se enfrentaban a una flota cartaginesa muy superior (en todos los sentidos), Duilio decidió luchar en condiciones lo más parecidas posible a un enfrentamiento en tierra, donde los romanos eran bastante buenos. Así, inventó el "corvus" (un puente levadizo equipado con garfios de abordaje). La siguiente batalla, la de Milas, fue una victoria impresionante para Roma, la primera en un combate naval contra los cartagineses; la flota romana –que era más pequeña– llegó a capturar un gran número de naves enemigas, incluido el barco insignia. Duilio fue recompensado con una marcha triunfal en Roma y una columna, la columna rostrata, adornada con los espolones de los barcos de guerra cartagineses en el foro.

En un plano más práctico, en el año 258, Cayo Duilio fue elegido censor y en 231 el Senado lo nombró magistrado y lo facultó para celebrar elecciones si consideraba que la república se encontraba en un estado de emergencia... lo cual es la última constancia histórica que se tiene de él.