Clémentine-Hélène Dufaus kunstneriske tilbøyeligheter var tydelige i en tidlig alder. Dømt av sykdom til å hengi seg til lediggang, bestemte hun seg for å lage tegninger og utnytte den tvungne liggetiden sin. Talentet hennes viste seg så godt at når det var sikret at søstrene hennes var gift og hun ikke kunne være en økonomisk belastning for foreldrene deres, kunne hun studere kunst. I 1893 debuterte maleren som 24-åring med bildet "Ricochets" i Paris-salongen, hvor hun fra da av stilte regelmessig. I maleriet viste hun barn som lekte ved vannet med et sikkert penselstrøk og antydet sitt senere potensial gjennom en dyktig blanding av impresjonisme og realisme. I 1898 gjorde et stipend på 4000 franc det mulig for henne å reise gjennom Spania, Belgia og Nederland, som hun nøt i et helt år og som førte henne til det formelle språket i jugendstil. Som mange jugendmalere designet hun entusiastisk postkort til verdensutstillingen i Paris i 1900.

I årene som fulgte var hun en av de ledende malerne i den franske hovedstaden. I 1905 fikk hun i oppdrag å innrede Salle des Autorités i Sorbonne, som hun malte med allegorier fra feltene astronomi og matematikk, symboler for zoologi og geologi, og de spennende temaene radioaktivitet og magnetisme. Mellom 1906 og 1912 dekorerte hun den private Villa Arnaga til poeten Edmond Rostand, som ble kjent gjennom Cyrano de Bergerac i 1897, i Cambo-les-Bains i Sør-Frankrike med blant annet storformatportretter av personligheter. Her hadde Dufau kontakt med Edmonds yngste sønn Maurice, som hun forgudet lidenskapelig, selv om han var mindreårig og homofil, etter at hennes egen mors død hadde utløst alvorlig depresjon hos henne. Til tross for disse private problemene, ble Dufau også mer kjent internasjonalt og deltok for eksempel i 1909 på X. International Art Exhibition i Royal Glass Palace i München og i utstillingen Art of Women, som ble arrangert av Wiener Secession. I 1909 ble hun til og med gjort til ridder av Æreslegionen. Under første verdenskrig, som var en drastisk opplevelse for mange kunstnere, laget Dufau propagandaplakater på vegne av staten. I 1930 var hun medgründer av Société des Femmes Artistes Modernes (FAM), der kunstnere av alle slag og aldre fant ly.

Da hun døde fattig av magekreft i 1937 og ble gravlagt på en kirkegård i Paris for de fattige, var arbeidet hennes allerede glemt. Som kunstner født i 1869 opplevde hun et bredt spekter av kunstneriske bevegelser. Fra impresjonisme og realisme, gjennom den dekorative malestilen i jugendstil, slående illustrasjoner under første verdenskrig til begynnelsen av klassisk modernisme. Som mange artister fra perioden mellom verdenskrigene, ble hun nektet det store gjennombruddet. Arbeidet hennes ble først gjenoppdaget på 1990-tallet og har siden blitt verdsatt.