Markus Duesmann wurde am 23. Juni 1969 in Heek/Nordrhein-Westfalen geboren. Im Jahr 1991 schloss er sein Maschinenbau-Studium an der FH Steinfurt als Diplom-Ingenieur ab.
Seine berufliche Laufbahn begann 1992 als Konstrukteur V12 Serienmotor bei Mercedes-Benz in Stuttgart. 1995 wechselte er zum Entwicklungsdienstleister FEV GmbH nach Aachen und hatte dort verschiedene Funktionen inne, zuletzt Spartenleiter Motormechanik.
2004 übernahm er die Position des Hauptabteilungsleiters für neue Dieselmotoren bei der DaimlerChrysler AG in Stuttgart und wurde 2005 Leiter Entwicklung Formel 1 bei Mercedes-Benz in Brixworth in UK.
Im Jahr 2007 trat er als Leiter Formel 1 Antrieb in die BMW AG ein. Nach mehreren verantwortlichen Funktionen im Unternehmen wurde Duesmann im Oktober 2016 zum Mitglied des Vorstands für Einkauf und Lieferantennetzwerk der BMW AG berufen. Diese Funktion hatte er bis Juli 2018 inne.
Der Aufsichtsrat der Volkswagen AG hat Markus Duesmann mit Wirkung zum 1. April 2020 zum Vorsitzenden des Vorstands der AUDI AG berufen. Gleichzeitig wurde er zum Konzernvorstand mit Verantwortung für die Konzernforschung und -entwicklung bestellt. Am 18. Juni 2020 wurde er zusätzlich mit der Verantwortung für das China-Geschäft der AUDI AG und mit der Leitung der Vorstandsressorts für Technische Entwicklung und Baureihen der AUDI AG betraut.