Clémentine-Hélène Dufaun taiteelliset taipumukset alkoivat näkyä jo nuorena. Sairauden tuomitsemana joutenoloon hän päätti tehdä piirroksia ja käyttää makuuajan hyödyksi. Hänen lahjakkuutensa osoittautui niin hyväksi, että hän pystyi aloittamaan taideopinnot heti, kun oli varmistettu, että hänen sisarensa olivat naimisissa eikä hän voinut olla taloudellinen taakka vanhemmilleen. Vuonna 1893, 24-vuotiaana, taidemaalari debytoi maalauksellaan "Ricochets" Pariisin Salonissa, jossa hän oli siitä lähtien säännöllisesti esillä. Maalauksessa hän esitteli veden äärellä leikkiviä lapsia varmalla siveltimenvedolla ja vihjasi myöhemmästä potentiaalistaan yhdistämällä taitavasti impressionismia ja realismia. Vuonna 1898 hän pääsi 4 000 frangin apurahan turvin matkustamaan Espanjaan, Belgiaan ja Alankomaihin, mistä hän nautti kokonaisen vuoden ajan ja joka johdatti hänet jugendin muotokieleen. Monien jugendmaalareiden tavoin hän suunnitteli innokkaasti postikortteja Pariisin maailmannäyttelyyn, joka järjestettiin vuonna 1900.

Seuraavina vuosina hän oli yksi Ranskan pääkaupungin johtavista taidemaalareista. Esimerkiksi vuonna 1905 hän sai toimeksiannon koristella Sorbonnen Salle des Autorités -salin, jonka hän maalasi tähtitieteen ja matematiikan alojen allegorioilla, eläintieteen ja geologian allegorioilla sekä radioaktiivisuuden ja magnetismin jännittävillä aiheilla. Vuosina 1906-1912 hän koristi muun muassa Cyrano de Bergeracilla vuonna 1897 tunnetuksi tulleen runoilija Edmond Rostandin yksityisen Villa Arnagan eteläranskalaisessa Cambo-les-Bainsin kaupungissa muun muassa suurikokoisilla henkilökuvilla. Täällä Dufau tutustui Edmondin nuorimpaan poikaan Mauriceen, jota hän, vaikka ei ollut vielä täysi-ikäinen ja homoseksuaalisesti suuntautunut, ihaili intohimoisesti sen jälkeen, kun hänen oman äitinsä kuolema oli aiheuttanut hänessä vakavan masennuksen. Näistä yksityisistä ongelmista huolimatta Dufau tuli myös kansainvälisesti tunnetuksi ja osallistui esimerkiksi X. Esimerkiksi vuonna 1909 hän osallistui X. kansainväliseen taidenäyttelyyn Münchenin kuninkaallisessa lasipalatsissa ja Wienin Secessionin järjestämään Kunst der Frau -näyttelyyn. Vuonna 1909 hänestä tehtiin jopa Kunnialegioonan ritari. Ensimmäisen maailmansodan aikana, joka oli monille taiteilijoille raju kokemus, Dufau loi valtion puolesta propagandajulisteita. Vuonna 1930 hän oli mukana perustamassa Société des Femmes Artistes Modernes -järjestöä (FAM), joka tarjosi suojaa eri taustoista ja eri-ikäisille naistaiteilijoille.

Kun hän kuoli köyhtyneenä vatsasyöpään vuonna 1937 ja haudattiin Pariisin köyhien hautausmaalle, hänen työnsä oli jo unohdettu. Vuonna 1869 syntynyt taiteilija on elänyt monenlaisten taiteellisten suuntausten keskellä. Alkaen impressionismista ja realismista jugendmaalauksen koristeellisen maalaustyylin ja ensimmäisen maailmansodan aikaisen silmiinpistävän kuvituksen kautta klassisen modernismin alkuun. Kuten monilta muilta maailmansotien välisen ajan taiteilijoilta, häneltä evättiin suuri läpimurto. Vasta 1990-luvulla hänen työnsä löydettiin uudelleen, ja sitä on sittemmin arvostettu asianmukaisesti.