Em 2015, a atriz completa 50 anos de carreira de forma profissional, ou seja, ela até já tinha feito algumas peças teatrais amadoras, mas foi em 1965 que ela apareceu pela primeira vez na televisão. Seu primeiro trabalho foi na novela A Deusa Vencida, exibida pela TV Excelsior em 1965. No mesmo ano, Regina integrou o elenco de A Grande Viagem, da mesma emissora.

Em 1966, Regina participou da novela As Minas de Prata, baseada na obra de José de Alencar. Também na Excelsior, a atriz fez outro trabalho neste ano: Anjo Marcado. Neste ano, ela também fez a peça A Megera Domada.

No ano seguinte, 1967, a atriz engatou outra novela da TV Excelsior em seu currículo, chamada Os Fantoches. Ela também fez outra peça de teatro, chamada Black-Out.

Em 1970, ela viveu Ritinha Coragem na novela de sucesso da Globo, Irmãos Coragem. Neste ano, ela deu à luz André, seu primeiro filho, fruto de seu primeiro casamento com Marcos Franco.

Regina Duarte deixou a TV Excelsior e assinou com a Globo. A atriz foi escalada para a novela Véu de Noiva, na qual fez sua primeira protagonista na emissora.

Na novela Minha Doce Namorada, exibida em 1971 pela Globo, Regina interpretou Patrícia, uma jovem órfã que vivia em busca da felicidade através da astrologia. Foi por causa desta trama que a atriz começou a ser chamada de "Namoradinha do Brasil".

A primeira versão de Selva de Pedra foi exibida em 1972 pela Globo e também contou com o profissionalismo de Regina Duarte, que interpretou Simone, uma jovem que testemunhou um assassinato.

Já em 1974, Regina participou da novela Fogo sobre Terra, escrita por Janete Clair. A atriz interpretava Bárbara Gonzaga, uma jovem sonhadora que não sabia a verdadeira história de sua família.

O ano de 1974 foi bem marcante para Regina Duarte, pois ela dava à luz sua primeira filha, Gabriela. Em 1975, ela se dedicou ao teatro e ficou em turnê com a peça Réveillon, mas também lidou com a primeira separação do marido Marcos.

Em 1976, Regina deu um tempo na carreira e se dedicou aos cuidados dos filhos. Entretanto, em 1977, ela voltou com tudo na novela Nina, da Globo.

Em 1978, Regina fez uma participação especial na atração Caso Especial, da Globo no episódio Chanel Nº5.

1988 foi o ano da atriz aparecer na novela Vale Tudo, da Globo. Ela fazia o papel de mocinha na trama e sempre entrava em conflito com sua mãe, que não tinha um caráter muito bom.

Em 1993, Regina estrelou uma personagem diferente por capítulo na minissérie Retrato de Mulher, da Globo.

Já em 1994, a atriz participou de outra minissérie da Globo, chamada Incidente em Antares que contava a história de duas facções políticas: comunista e classe operária. Política, aliás, é um assunto relevante para Regina, que até já gravou campanhas políticas para o partido que apóia.

Em 1995, Regina estrelou o filme La Lona e ainda fez um trabalho de sucesso na novela História de Amor, da Globo, na qual interpretou sua primeira Helena de Manoel Carlos.

1996 foi outro ano tranquilo para Regina Duarte, que fez alguns especiais da Globo, como Visita de Natal, de Renato Aragão.

Em 1997, Regina Duarte interpretou a sua segunda Helena de Manoel Carlos, na novela Por Amor, da Globo. A trama também foi um marco em sua carreira, já que ela atuou ao lado da filha, Gabriela.

Em 1999, retorna para a televisão e participa de dois projetos. É a protagonista da série Chiquinha Gonzaga, em que novamente trabalha ao lado de sua filha Gabriela, e dá vida a Lídia em O Belo e as Feras, ambas da Globo.

Em 2001 faz uma participação especial como ela mesma na novela Estrela Guia, da Globo. Além disso, estrela a peça Honra.

Em 2002 é Andréa Vargas na novela Desejos de Mulher, da Globo. No mesmo ano, enfrenta uma polêmica eu entrar em campanha contra o candidato à presidência Lula, em favor de José Serra, seu oponente.

No ano seguinte, em 2003, faz uma participação na novela Kubanacan e vive Maria Félix.

No ano de 2006 interpreta a terceira Helena de sua carreira na novela Páginas da Vida. Na trama, adota um dos filhos gêmeos de Nanda, interpretada por Fernanda Vasconcellos, que morre em decorrência de complicações do parto. No ano seguinte, em 2007, não participa de nenhum trabalho.

Em 2008, Regina é co-protagonista da novela Três Irmãs, da Globo, na pele de Waldete. No ano seguinte, em 2009, não participa de nenhum projeto e curte merecidas férias.

Em 2010 faz duas grandes participações especiais. É Antoninha em Araguaia, e Maria Elisa, ou simplesmente Malu, no episódio A Adúltera da Urca, da série As Cariocas, ambas da Globo.

Em 2011, entra para o remake de O Astro, da Globo, como Clotilde Sampaio Hayalla.

Em 2013, sai em cartaz com a peça Bem Vindo, Estranho.

Em 2014, Regina Duarte faz uma participação especial na novela Império como Maria Joaquina Braga. No mesmo ano, participou do filme Gata Velha Ainda Mia.