2011 yılında İstanbul Üniversitesi Amerikan Dili ve Edebiyatı bölümünden mezun olmuştur. Yüksek lisans derecesini Sabancı Üniversitesi Osmanlı Tarihi Bölümü’nden alan Yıldırım, doktorasını Stanford Üniversitesi Tarih bölümünde tamamlamıştır. Duygu Yıldırım, erken modern Akdeniz ve Osmanlı İmparatorluğu üzerine uzmanlaşmış bir bilim ve tıp tarihçisidir. Çalışmaları genel olarak kültürler arası etkileşimler, çeviri, maddesellik, bedenleşme, eleştirel tarih yazımı ve bilgi üretimi ile inanç arasındaki ilişkiye odaklanmaktadır.