2007 tog Duensing ytterligare ett steg då han förutom för New Britain även spelade för Rochester Red Wings i International League (AAA). Under säsongen var han 15-6 med en ERA på 3,07 på 28 starter. I november samma år spelade han i VM i Taiwan (se nedan).
Under 2008 spelade Duensing uteslutande för Rochester, utom när han deltog i OS i Peking (se nedan). Han var 5-11 med en ERA på 4,28 på 25 matcher, varav 24 starter för Red Wings.
Den 10 april 2009 fick Duensing göra sin MLB-debut för Minnesota Twins, men strax därefter skickades han ned till Rochester igen.[1] Efter 13 starter där (4-6, 4,66 ERA) blev han uppkallad till Twins i början av juli[2], och han blev kvar hos Twins resten av säsongen. För Twins var han under grundserien 5-2 med en ERA på 3,64 på 24 matcher, varav nio starter. I slutspelet fick han starta den första matchen i första omgången, American League Division Series (ALDS), mot New York Yankees, en match som Twins förlorade med 2–7.[3]
2010 var Duensing 10-3 med en ERA på 2,62 på 53 matcher, varav 13 starter. Den 14 augusti mot Oakland Athletics pitchade han sin första complete game och första shutout i MLB-karriären.[4] I slutspelet startade han den tredje matchen i ALDS mot New York Yankees, som Twins förlorade med 1–6.[5]
Duensing pitchade sämre 2011, då han var 9-14 med en ERA på 5,23 på 32 matcher, varav 28 starter. Han pitchade dock sin andra shutout den 4 juli mot Tampa Bay Rays.[6] Året efter användes han mest som inhoppare och var 4-12 med en ERA på 5,12 på 55 matcher, varav elva starter.
2013 fick Duensing för första gången i MLB-karriären inte starta någon match, men han pitchade bra som inhoppare och var 6-2 med en ERA på 3,98 på 73 matcher. Han fortsatte i den rollen även 2014, då han var 3-3 med en ERA på 3,31 på 62 matcher.
I januari 2015 kom Twins och Duensing överens om ett ettårskontrakt värt 2,7 miljoner dollar.[7] Under säsongen var han 4-1 med en ERA på 4,25 på 55 matcher. Efter säsongen blev han free agent.
När Duensing inte fick chansen att spela för Kansas City skrev han i stället på ett minor league-kontrakt med Baltimore Orioles.[9] I början av juni kallades han upp till moderklubben[10], men efter bara sju matcher, med en ERA på 5,40, blev han skadad i armbågen.[11] Han var tillbaka i september och deltog i ytterligare sju matcher. Under grundserien var han totalt 1-0 med en ERA på 4,05. Baltimore gick till slutspel, men i American League Wild Card Game (ALWC) förlorade man mot Toronto Blue Jays. Duensing pitchade 0,1 inningar i matchen. Efter säsongen blev han free agent igen.
Chicago Cubs
I december 2016 skrev Duensing på ett ettårskontrakt med Chicago Cubs, vilket rapporterades vara värt två miljoner dollar.[12] Han var skadad när 2017 års säsong inleddes[13], men var tillbaka redan i mitten av april efter två matcher för klubbens högsta farmarklubb Iowa Cubs.[14] Han var under grundserien 1-1 med en ERA på 2,74 på 68 matcher. I slutspelet gick Cubs till final i National League, National League Championship Series (NLCS), där det dock blev förlust mot Los Angeles Dodgers med 1–4 i matcher. Duensing deltog i fem matcher i slutspelet och var 1-1 med en ERA på 1,69.
Duensing blev free agent efter säsongen, men skrev på för Cubs igen – ett tvåårskontrakt värt sju miljoner dollar.[15] Han var på skadelistan på grund av axelproblem två gånger 2018, i juli och i augusti.[16]
Duensing representerade USA vid Världsmästerskapet 2007 i Taiwan. USA tog guld[17] och Duensing deltog i två matcher, varav en start, och var 1-0 med en ERA på 1,86.[18]
Duensing deltog även vid OS i Peking 2008, där USA tog brons. Han spelade fyra matcher, samtliga som inhoppare, och var 1-0 med en ERA på 1,17.[19]
