De 19-jarige aanvaller kwam in 2018 via de jeugdopleiding van FC Twente naar PSV. In september 2023 maakte hij zijn officiële debuut in het eerste elftal van Jong PSV tijdens een uitwedstrijd tegen FC Groningen, waarin hij in de slotfase inviel. In dat seizoen speelde hij ook voor de Onder 18-ploeg. In het daaropvolgende jaar maakte Van Duiven de overstap naar PSV Onder 19 en ontwikkelde zich snel. Hij kreeg ook minuten in de Keuken Kampioen Divisie, tijdens de wedstrijd tegen SC Cambuur, waar hij in de basis begon en zijn basisdebuut met een doelpunt bekroonde. Later dat seizoen speelde hij nog in de wedstrijd tegen De Graafschap. In de Onder 19-competitie scoorde hij tien doelpunten in veertien wedstrijden.
Dit seizoen richt Van Duiven zich volledig op de competitie met Jong PSV. Hij vervult de rol van aanvoerder en maakt daarin indruk. In de seizoensopener tegen FC Emmen scoorde hij twee keer, wat leidde tot een 3-1 overwinning. Ook in de tweede wedstrijd tegen VVV-Venlo was hij trefzeker in een 2-0 winst. Daarna volgden doelpunten in uitwedstrijden bij FC Dordrecht (1-2 winst) en in eigen huis tegen AZ (1-0 overwinning). Met vijf doelpunten in vier wedstrijden staat hij bovenaan de topscorerslijst van de Keuken Kampioen Divisie.
Van Duiven volgt daarmee de weg van zijn oudere broer Jason, die eerder in de jeugdopleiding van PSV speelde. Jason kwam tot 48 wedstrijden voor Jong PSV en scoorde 21 keer. Bij de eerste selectie moest Robin Van Duiven echter vaak wachten op speelminuten door de concurrentie met ervaren spelers als Luuk de Jong en Ricardo Pepi. In het afgelopen seizoen werd hij verhuurd aan Almere City, waar hij beperkte speeltijd had. Vervolgens werd hij ondergebracht bij Lommel SK in België, maar ook daar was het geen succesvol seizoen: vier doelpunten in 28 wedstrijden.
Dit seizoen lijkt Van Duiven de juiste weg gevonden te hebben. Zijn goede prestaties hebben de aandacht getrokken van Dinamo Kiev. Volgens het Eindhovens Dagblad had de Oekraïense club recent een bod gedaan en was er sprake van een contract voor meerdere jaren, inclusief een aantrekkelijk salaris. De spits ziet op dit moment zelf niks in een overstap naar Oekraïne en blijft PSV voorlopig liever trouw. Of er in de toekomst een nieuw contract wordt afgesloten, moet de komende periode uitwijzen.
