Dato che fu solo un "homo novus" (il che significa semplicemente che non apparteneva all'aristocrazia romana), non sappiamo molto della vita privata di Gaio Duilio... se non che visse nel III secolo a.C. In ogni caso, nel 260 a.C. riuscì in qualche modo a farsi eleggere console, proprio all'inizio della Prima guerra punica. Sotto gli ordini del patrizio Gneo Scipione Asina, che comandava in Sicilia con rango superiore, Duilio ricevette il comando della "retroguardia" romana, con l'idea che si tenesse lontano dai guai. Ma quando Scipione Asina si fece catturare nella battaglia delle isole Lipari, Gaio Duilio si trovò improvvisamente al comando dell'intera flotta... o di ciò che ne rimaneva.

Rendendosi conto che il suo esercito non era abile nella guerra navale e che la flotta cartaginese era superiore sotto ogni punto di vista, Duilio decise di combattere in condizioni il più possibile simili a uno scontro sulla terraferma, in cui i romani erano molto bravi. Perciò inventò il corvo (un ponte munito di un rampino metallico). La successiva battaglia di Milazzo, prima vittoria di Roma in uno scontro navale contro i Cartaginesi, fu un trionfo totale: la flotta romana, di dimensioni inferiori, arrivò addirittura a catturare molte navi nemiche, compresa l'ammiraglia. Duilio fu ricompensato con una marcia trionfale a Roma e una colonna nel foro, la "colonna rostrata", così chiamata perché adornata con i rostri delle navi cartaginesi.

Da un punto di vista più pratico, nel 258 Gaio Duilio fu eletto censore; nel 231 gli vennero conferiti dal Senato i poteri di magistrato e l'autorità per indire elezioni se avesse ritenuto che la Repubblica si trovasse in uno stato di emergenza... e questa è l'ultima notizia che abbiamo su di lui.