Depois da guerra, o "Duilio" se envolveu em operações no Mar Negro em 1919, na Albânia em 1920 e no Incidente de Corfu em 1923, também realizando viagens pelo Mar Mediterrâneo. O navio em seguida passou por um enorme processo de modernização e reconstrução no Cantieri del Tirreno que durou três anos, entre 1937 e 1940. Dentre as diversas modificações realizadas, uma de suas torres de artilharia foi removida, seus canhões principais foram alargados de 305 para 320 milímetros, seu maquinário interno foi substituído e sua superestrutura reconstruída.