Zélia nasceu em Niterói, no estado do Rio de Janeiro. Ela se mudou com sua família para Brasília, onde viveu por 16 anos. Começou sua carreira profissional em 1981 após vencer um concurso organizado pela Fundação Nacional de Artes. Aos 22 anos, retornou ao Rio. Usando o nome "Zélia Cristina", ela se apresentou pela primeira vez como solista no Botanic no Rio de Janeiro. Em 1990 lançou o LP "Outra Luz",[2] e começou a se apresentar em cidades como São Paulo, Florianópolis e Porto Alegre e participar de programas de televisão.
No final de 1991, ela aceitou uma oferta para ir tocar nos Emirados Árabes Unidos. Ficou lá por 5 meses, retornando ao Brasil em maio de 1992. Foi neste ano que ela gravou uma faixa no songbook de Dorival Caymmi, e também adotou o nome Duncan, o sobrenome de solteira de sua mãe. Em 1994, lançou seu primeiro CD, Zélia Duncan, e dois anos depois gravou Intimidade, o que a fez passar uma temporada na Europa e no Japão.
Em 2006, Zélia foi convidada para integrar a turnê da banda de rock psicodélico Os Mutantes, substituindo Rita Lee como vocalista. A turnê foi um sucesso e Duncan se tornou membro efetivo da banda. Em 2007, porém, ela decidiu deixar a banda para continuar sua carreira solo. Em 2008, ela lançou um CD e DVD dos shows que realizou com Simone Bittencourt de Oliveira em 2006 e 2007. O título do CD e DVD foi Amigo é a Casa. Simone e Zélia realizaram shows em três cidades portuguesas—Figueira da Foz, Porto e Lisboa.
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