Anh sinh tại Bạch Mai, Hà Nội và dọn vào Sài Gòn vào thập niên 50 với gia đình và ở tại Gia Định.
Sinh ra trong một gia đình nghệ sĩ, cha anh là nhạc sĩ Phạm Duy, mẹ là ca sĩ Thái Hằng, dì là Thái Thanh. Tất cả anh chị em trong gia đình đều theo âm nhạc trong đó có nhạc sĩ Duy Minh, Duy Hùng, và Duy Cường cùng với các em gái của anh là nữ ca sĩ Thái Hiền, Thái Thảo và Thái Hạnh.
Năm 1978, Duy Quang sang Pháp sống một năm trước khi sang Hoa Kỳ định cư năm 1979. Anh đã sống tại Midway City, California từ đó cho tới naỵ
Là một phần tử trong gia đình âm nhạc, Duy Quang bắt đầu hát khi anh chỉ mới 5 tuổi và đã biết nhạc lý khi anh 10 tuổi. Anh không được huấn luyện tại trường mà chỉ tự học mỗi lúc một ít. Một số người bạn thuở xưa của anh đều là những người đồng nghiệp như: Trung Nghĩa, Quốc Dũng, Trần Văn Tài, và Bảo Chấn... Duy Quang có năng khiếu về âm nhạc thấy rõ khi anh có thể chơi đàn Mandolin, guitar, bass guitar, trống và piano. Ngoài khả năng về âm nhạc, anh còn có thể vẽ tranh và một số tranh anh vẽ đã được đăng trong báo nhà trường.
Duy Quang xuất hiện lần đầu tiên năm 1965 khi anh hát cho một số buổi văn nghệ tại trường. Năm 1967, anh tham gia vào ban nhạc và sau đó trở thành ca sĩ chuyên nghiệp. Tuy nhiên, Duy Quang vẫn cho rằng năm 1968 mới chính là lúc anh thật sự bước chân vào nghề ca hát.
Khi nói đến Duy Quang, có lẽ không ai không nhớ tới một tên tuổi vang bóng cùng với Julie là cặp song ca Julie Quang. Nhưng rồi hôn phối của họ đã không thành. Cho đến nay, Duy Quang vẫn là một trong những giọng ca hàng đầu tại hải ngoại. Anh vẫn mang đến cho gia đình anh rất nhiều hãnh diện cũng như anh đã ngự trị trong trái tim của hàng triệu đồng bào yêu nhạc tại hải ngoại.