Заниматься лёгкой атлетикой начал в школьные годы. Уже в юношеском возрасте подавал большие надежды. В возрасте 16 лет имел личный рекорд на 100 метров 10,64. В 1997 году установил мировой рекорд среди юниоров в беге на 100 метров — 10,06, который простоял до 2003 года. В 1999 году стал 28 человеком планеты, которому удалось преодолеть 10-секундный барьер. Является обладателем второго результата в Великобритании на 100 метров — 9,97[1]. C 2000 по 2003 годы был чемпионом Великобритании на дистанции 100 метров. С 2003 по 2006 год был отстранён от соревнований в связи с применением допинга[2]. В настоящее время владеет рекордом Европы в беге на 60 метров. На чемпионате мира 2011 года потерпел неудачу, был дисквалифицирован в полуфинале. На мировом первенстве в помещении 2012 года стал бронзовым призёром в беге на 60 метров с результатом 6,60.
13 марта 2017 года Дуэйн Чемберс обогнал на дистанции 100 м лошадь породы чистокровная верховая, пробежав расстояние за 10,36 сек[3].