Paloma Duarte nasceu em São Paulo, em 21 de maio de 1977. Seu nome todo é Paloma Marcos Sanches Silva. Seus pais também são artistas. A mãe é a atriz Débora Duarte e o pai o cantor Antônio Marcos. Sua avó foi a atriz Marisa Sanches, já falecida e seu avô é o ator Lima Duarte.

O começo da carreira de Paloma Duarte foi em 1990,quando Paloma e Débora  apareceram  juntas na série " O Grande Pai", exibida pelo SBT.  Depois disso Paloma começou a trabalhar na Rede Globo de Televisão. Em 1993, fez  a novela: " Renascer". Em 94: "Tropicaliente". Em 96: " O Fim do Mundo" e " Anjo de Mim". Em 98, fez  novela: " Pecado Capital" e o seriado: " Você Decide". Em 99, fez a bela novela de Benedito Ruy Barbosa: " Terra Nostra". Nessa novela  , ela e Débora fizeram papel de mãe e filha. Em 2001, Paloma fez a novela" Porto dos Milagres" e  um episódio do seriado " Os Normais". Em 2003, ela faz a  novela: " Mulheres Apaixonadas". Em 2004: " Começar de Novo". Aí ela passou para a Record e fez em 2006: " Cidadão Brasileiro", em 2007: " Luz do Sol" e em 2009, "Poder Paralelo".

No cinema  Paloma Duarte começou em 1999, fazendo o filme: " Zoando na TV". Em 2001, fez: " A Partilha". Em 2003: " Deus é Brasileiro". Em 2005: "Os 2 Filhos de Francisco". Em 2006: " Muita Alegria e 40  Graus de Calor" e " Muito Gelo e Dois Dedos de Água".

Paloma Duarte foi  casada com o  cantor Renato Lui, com quem tem uma filha , Maria Luisa. Depois casou-se como ator Marcos Winter, e eles têm a filha Ana Clara. Hoje Paloma Duarte está casada com o cantor Oswaldo Montenegro. 

Paloma Duarte é considerada uma ótima atriz da nova geração.