Ngọc Duyên từng tham gia cuộc thi "Người đẹp Phụ nữ thời đại 2012" và lọt top 5.
Sau đó, Ngọc Duyên tiếp tục đăng kí dự thi Hoa hậu Việt Nam 2012 nhưng sớm dừng chân ở vòng Bán kết.
Trước khi đến với cuộc thi "Miss Global Beauty Queen 2016", Ngọc Duyên từng đoạt giải đồng "Siêu mẫu 2015".
Ngọc Duyên có nhiều kinh nghiệm trình diễn thời trang. Cô từng tham gia "Đêm hội chân dài 2015" với vai trò người mẫu. Tháng 6/2015, cô đóng phim truyền hình "Thủy Cơ" cùng người mẫu Diệu Huyền.
Tại cuộc thi Nữ hoàng sắc đẹp toàn cầu 2016, người đẹp gốc Cà Mau đã vượt qua hơn 50 đại diện sắc đẹp trên thế giới để đoạt được ngôi vị cao nhất.
Trước đêm thi Chung kết, Ngọc Duyên bày tỏ dù tự tin vào bản thân, cô không dám mơ đến danh hiệu cao nhất.
Chia sẻ sau cuộc thi, Ngọc Duyên cho biết cô không để tin đồn mua giải ảnh hưởng đến tinh thần cũng như niềm tự hào của mình về giải thưởng này.
Hơn nữa, Tân Nữ hoàng sắc đẹp toàn cầu khẳng định là một người mẫu mới vào nghề, cô không có tiền đâu mua giải quốc tế.