Пэ Дуна родилась 11 октября 1979 года в Сеуле. Ее мать, Ким Хваён, была известной театральной актрисой.

В 1998 году, окончив Университет Ханян, Пэ предложили заняться модельным бизнесом.

В 1999 году Пэ решила попробовать себя в кино и ей предложили роль в драме «Школа». Затем, в этом же году, Пэ снялась в картине «Звонок: Вирус».

В 2000 году вышли сразу два фильма с участием Пэ - это «Лающие собаки никогда не кусают» Пона Джунхо и «Сливовый цвет» Джи-хун Квака.

Затем последовали успешные роли в таких фильмах, как «Присмотрите за моей кошкой» (2001), «Сочувствие господину Месть» (2002) и «Спасти мужа» (2002).

В 2003 году в прокат вышли два фильма с участием Пэ «Метро» и «Ты любишь весенних мишек?», но оба провалились. После этого Она решила сделать перерыв в актерской карьере и занялась фотографией.

В 2005 году Пэ стала первой корейской актрисой, которая снялась в японском фильме «Линда, Линда, Линда».

В 2006 году Пэ Дуна снялась в фильме «Вторжение динозавра», который стал самым кассовым в Южной Корее.

Затем она снялась в сериале «Идеальный сосед» (2007) и фильмах «Надувная кукла» (2009) и «Как один» (2012).

Также в 2012 году Пэ снялась в роли Сонми-451 в фильме «Облачный атлас», режиссерами в котором выступили Том Тыквер, Энди Вачовски и Лана Вачовски.