Sau khi hoàn thành việc nâng cấp, "Duncan" gia nhập Hải đội Khu trục 9 và đảm nhiệm vai trò soái hạm khi hải đội đặt cảng nhà tại Yokosuka, Nhật Bản. Nó quay trở về San Diego vào năm 1964, và phục vụ như một tàu huấn luyện tại San Diego cho đến mùa Hè năm 1965 đồng thời tham gia các cuộc tập trận hạm đội. Vào tháng 8, 1965, trong thành phần Hải đội Khu trục 17, nó lên đường đi sang vùng chiến sự trong khuôn khổ cuộc Chiến tranh Việt Nam, và đã tham gia Chiến dịch Sea Dragon vào mùa Thu năm 1965 và mùa Xuân năm 1966. Quay trở về San Diego vào tháng 6, 1966, nó lại lên đường trở sang vùng biển Việt Nam vào tháng 12, tiếp tục tham gia Chiến dịch Sea Dragon, được ghi nhận đã tiêu diệt trên 190 tàu xuồng đối phương và cứu vớt một phi công bị bắn rơi. Nhiều lần con tàu đã là mục tiêu của những khẩu đội phá bờ biển đối phương, nhưng chưa từng bị bắn trúng và không chịu thương vong nào.