Le , revenant du front d'Italie, il prend la tête de la armée. Celle-ci a alors la garde du Chemin des Dames. Au-delà de son aspect tactique, cette mission a valeur de symbole car cette ligne de crête entre l’Aisne et l’Ailette, de Soissons à Reims, est encore dans toutes les mémoires, de la plus douloureuse des façons. Il était donc hors de question que cette position conquise dans la douleur entre avril et septembre 1917, puisse un jour retomber au pouvoir des Allemands. Lors des premières offensives de Ludendorff (mars et avril 1918), l’armée de Duchêne reste en marge de la bataille. Son secteur est considéré comme calme et hors de danger. On y affecte donc des troupes usées par les derniers combats (les 19 et D.I. bretonnes ou le C.A. britannique, par exemple). Mais le 27 mai 1918 la troisième bataille de l’Aisne se déclenche ; le front de la armée est percé en quelques heures. L'effet de surprise et le surnombre des troupes d’assaut allemandes face à des défenseurs fatigués sont deux éléments d’explication. L’obstination du général Duchêne à ne pas vouloir aménager une deuxième position et son opposition sur ce point avec le G.Q.G. de Pétain restent toutefois les facteurs déterminants de la défaite. L'héroïsme désespéré de ses troupes submergées n'y a rien pu. De surcroît, une fois le premier choc encaissé, Duchêne rechigne à faire replier son armée au sud de l'Aisne. Il lui semble que la crête du chemin des Dames doit être son seul et ultime rempart. En refusant le repli immédiat sur une forte ligne de résistance (manœuvre si bien exécutée par le général Gouraud en Champagne, le suivant), c'est tout son dispositif qui est ébranlé et c'est jusqu'à la Marne qu'il est contraint de rétrograder.