Tốt nghiệp Trường Sĩ quan Lục quân 1 năm 2010, Nguyễn Xuân Duy được phân công nhận nhiệm vụ tại Vùng 4. Trải qua các vị trí công tác, Duy luôn thể hiện là người cán bộ ham học tập, rèn luyện; có phẩm chất đạo đức, năng lực công tác tốt; luôn lấy kết quả hoàn thành nhiệm vụ và lợi ích của tập thể đơn vị đặt lên trên.

Trên cương vị Chỉ huy trưởng đảo Cô Lin, Thiếu tá Nguyễn Xuân Duy luôn tích cực, chủ động, cùng với cấp ủy, ban chỉ huy đảo có nhiều chủ trương, biện pháp lãnh đạo, chỉ đạo thực hiện nhiệm vụ SSCĐ, huấn luyện, rèn luyện kỷ luật và xây dựng nền nếp chính quy. Duy luôn quan tâm, sâu sát với đồng đội cả trong quá trình thực hiện nhiệm vụ lẫn đời sống sinh hoạt; hiểu rõ tâm tư, tình cảm của đồng đội, nhờ vậy anh đã phát huy được năng lực công tác của từng cán bộ, chiến sĩ.

Trong công tác, Thiếu tá Nguyễn Xuân Duy là người chỉ huy mẫu mực, gương mẫu, đi đầu trong thực hiện nhiệm vụ; gần gũi, chia sẻ với các đồng đội có hoàn cảnh khó khăn, xây dựng không khí đoàn kết, thống nhất, dân chủ, giúp đỡ nhau trong mọi điều kiện hoàn cảnh. Đại tá Ngô Đình Xuyên, Lữ đoàn trưởng, Lữ đoàn 146 cho biết: Đảng ủy, chỉ huy Lữ đoàn đánh giá cao trình độ, năng lực chỉ huy của Thiếu tá Nguyễn Xuân Duy, nhất là trong huấn luyện, SSCĐ và xử trí các tình huống. Đồng chí Nguyễn Xuân Duy cùng với cấp ủy, chỉ huy đảo hoàn thành tốt mọi nhiệm vụ được giao.

Với sự nỗ lực của tập thể cán bộ, chiến sĩ đảo Cô Lin, trong đó có sự đóng góp của chỉ huy trưởng, năm 2021 và 2022 đảo được tặng danh hiệu Đơn vị Quyết thắng; được UBND tỉnh Khánh Hòa tặng Bằng khen; 6 tháng đầu năm 2023 đảo được Tư lệnh Hải quân tặng Bằng khen. Thiếu tá Nguyễn Xuân Duy được tặng hiệu Chiến sĩ thi đua năm 2021; Bộ Tư lệnh Hải quân tặng Bằng khen về học tập và theo tư tưởng, đạo đức, phong cách Hồ Chí Minh (giai đoạn 2021-2023).