Consegue um contrato para tocar no Cotton Club, Harlem, e as sessões serão transmitidas para todo o Estados Unidos. Em dezembro de 1927, estreou as transmissões no Cotton Club onde ficou até 1932. Durante o tempo em que tocou no Cotton Club, Duke ficou muito famoso. Nessa época compôs obras primas do jazz, entre elas "Black and Tan Fantasy".

Com o sucesso das apresentações ele conseguiu dinheiro suficiente para contratar os melhores músicos disponíveis. Entre os grandes nomes que tocaram com ele e deram à banda sua identidade estão: Ben Webster, Jimmy Blanton, Cootie Williams, Bubber Miley, Harry Carney e Johnny Hodges.