C 1976 по 1979 год Дюваль встречалась с известным музыкантом и композитором Полом Саймоном.

Шелли Дюваль была замужем за продюсером Бернардом Сэмпсоном с 1970 по 1977 год.

Училась в школе Уолтрип, после окончания которой некоторое время продавала косметику.

В ноябре 2016 года впервые после долгого перерыва появляется на телевидении в телешоу Доктора Фила, где признается, что страдает психическим расстройством. Выпуск подвергся жесткой критике. В том числе, Вивиан Кубрик, дочь известного режиссёра Стэнли Кубрика, который работал с актрисой над фильмом «Сияние», заявила, что шоу издевательское и крайне жестокое. После выхода в эфир благотворительная организация выступила в качестве спонсора лечения Шелли.

Шелли Алексис Дюваль родилась в Хьюстоне, штат Техас, в семье брокера по недвижимости Бобби Рут Кроуфорд и её мужа, адвоката Роберта Ричардсона Дюваля.