Guillaume Duchenne a étudié la médecine à l'université de Montpellier, où il obtient son doctorat en 1828. Après plusieurs années passées à voyager et à travailler dans des hôpitaux en France et en Allemagne, il s'installe à Paris en 1840.
En 1855, Guillaume Duchenne commence ses expériences pour étudier l'électrotonie musculaire, une propriété du système nerveux périphérique qui permet de provoquer la contraction des muscles par l'utilisation d'électrodes. Il publie ses résultats en 1860 dans un ouvrage intitulé "Recherches physiologiques sur les moyens de produire la contractilité musculaire, appliqués à la pathologie et à la therapeutique".
Cet ouvrage marque une étape importante dans l'histoire de la neurophysiologie. Les travaux de Duchenne ont permis de mieux comprendre le fonctionnement du système nerveux périphérique et les différents processus physiques qui sous-tendent la contraction musculaire.
Guillaume Duchenne est également connu pour avoir décrit les signes cliniques caractéristiques de la maladie de Duchenne, une forme grave de dystrophie musculaire dégénérative qui touche principalement les hommes et les enfants. La maladie a été découverte en 1861 par Guillaume Duchenne lorsqu'il observe des anomalies dans la contraction des muscles chez un de ses patients.
Enfin, il faut signaler que l'un des outils les plus connus de Guillaume Duchenne est le dispositif qu'il a inventé pour étudier les muscles en utilisant l'électrotonie musculaire : il s'agissait d'une paire de baguettes électriques attachées à deux électrodes, qui permettaient de provoquer une contraction musculaire spécifique. Cette technique a été largement utilisée par la suite pour étudier les muscles et leur fonctionnement.
Guillaume Duchenne a eu un impact considérable sur la science médicale et l'histoire de la neurophysiologie. Ses travaux ont permis d'avancer notre compréhension du système nerveux périphérique et de la contraction musculaire, et ils ont fourni les bases pour des avancées futures dans ces domaines.