Kỳ Duyên đăng quang Hoa hậu Việt Nam vào năm 2014. Khi ấy cô mới 18 tuổi và là sinh viên năm thứ nhất khoa Kinh tế đối ngoại, Đại học Ngoại thương Hà Nội. Cô gây ấn tượng với vẻ đẹp tự nhiên và khả năng giao tiếp tốt. Ngay sau khi đăng quang, Kỳ Duyên trở thành một trong những gương mặt nổi bật trong làng giải trí và thời trang Việt Nam.

Hoa hậu Kỳ Duyên bắt đầu học tiếng Pháp từ năm lớp 4. Cô là học sinh lớp chuyên Pháp trong thời gian học tại Trường THCS Trần Đăng Ninh và sau đó là tại Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong, Nam Định. Năm 2014, Kỳ Duyên thi đỗ vào trường Đại học Ngoại thương với số điểm là 23 khối D3 (thi 3 môn toán, văn và tiếng Pháp).

Năm 2016, Hoa hậu Kỳ Duyên từng được mời đại diện quê nhà tham gia thi đấu tại cuộc thi nhan sắc Miss Earth. Tuy nhiên, vì một vài lý do cá nhân mà nàng hậu gốc Nam Định đã phải đành từ chối cơ hội được "xuất khẩu" này.

Năm 2023, Kỳ Duyên ngồi ghế HLV tại The Face Vietnam cùng team với siêu mẫu Minh Triệu. Cả hai đã có những màn đối đầu căng thẳng với hai đàn chị là siêu mẫu Anh Thư và siêu mẫu Vũ Thu Phương.

Hoa hậu Kỳ Duyên từng gây chấn động khi quyết định tham gia Miss Universe Vietnam 2024. Đây là sự việc hy hữu nhất trong lịch sử hoa hậu Việt Nam. Và Kỳ Duyên là trường hợp đầu tiên đã sở hữu một danh hiệu quốc gia, tiếp tục dự thi một cuộc thi nhan sắc cấp quốc gia khác.

Kỳ Duyên từng tiết lộ về dự án cộng đồng: "Với mình thì đó là những điều hằng ngày mình làm, việc kỷ luật luyện tập & chăm sóc bản thân tốt hơn mỗi ngày. Từ câu chuyện rèn luyện sức khoẻ để có 1 vóc dáng đẹp thể hiện hình thức bên ngoài thì việc đó đồng thời giúp xây dựng những giá trị con người bên trong. Với sự kỷ luật ấy mà trong suốt những năm qua Duyên bền bỉ với con đường Duyên chọn, Duyên sẽ luôn duy trì nó, luôn xây dựng bản thân để giống như 1 cây xanh, khoẻ mạnh, rạng rỡ và lan toả năng lượng tích cực này tới cho mọi người nhé!". Dự án này của Kỳ Duyên đã vấp phải không ít ý kiến trái chiều vì nó mang tính cá nhân hơn là giúp ích cho cộng đồng.

Mặc dù không phải là người mẫu chuyên nghiệp, song Kỳ Duyên lại nhiều lần được các nhà thiết kế "chọn mặt gửi vàng", mời giữ vai trò first face/vedette trong các show diễn thời trang nhờ thần thái lạnh lùng và cuốn hút.

Sau đăng quang Hoa hậu Việt Nam 2014, Kỳ Duyên liên tục vướng phải nhiều scandal không hay. Thời điểm ấy, nàng hậu không được lòng công chúng. Trước sức ép từ dư luận, phía BTC đành tước quyền trao vương miện của Kỳ Duyên xem như một hình phạt dành cho cô.