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Faltaba llamar al método Json para que cargue el Datatable.net
Origen Enlace
Pedro Ávila
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    public class ClienteController : Controller
    {
        private ApplicationDbContext db = new ApplicationDbContext();

        // GET: /Cliente/
        public ActionResult Index()
        {
            ListadoClientes();
            return View();
        }

        public JsonResult ListadoClientes()
        {
            var clientes = db.Clientes.ToList();
            return Json(clientes, JsonRequestBehavior.AllowGet);
        }
        .......
}
    public class ClienteController : Controller
    {
        private ApplicationDbContext db = new ApplicationDbContext();

        // GET: /Cliente/
        public ActionResult Index()
        {
            return View();
        }

        public JsonResult ListadoClientes()
        {
            var clientes = db.Clientes.ToList();
            return Json(clientes, JsonRequestBehavior.AllowGet);
        }
        .......
}
    public class ClienteController : Controller
    {
        private ApplicationDbContext db = new ApplicationDbContext();

        // GET: /Cliente/
        public ActionResult Index()
        {
            ListadoClientes();
            return View();
        }

        public JsonResult ListadoClientes()
        {
            var clientes = db.Clientes.ToList();
            return Json(clientes, JsonRequestBehavior.AllowGet);
        }
        .......
}
Origen Enlace
Vicente Almea
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Mi duda es igual a la de JuankGlezz puesto que si tu metodo Index retorna un Json no puedes llamar la vista Index al mismo tiempo. Pero voy a ponerte un ejemplo claro de tu pregunta.

Tenemos el método Index el cual llama a la vista Index que contiene una Tabla(DataTable) donde se muestran los clientes.

    public ActionResult Index()
    {
        return View();
    }

La vista tienen lo siguiente:

    @*ESTO YA NO LO NECESITAS YA QUE LOS CLIENTES VIENEN EN UN JSON*@
    @*@model IEnumerable<WebApp1.Models.Cliente>*@

    @{
       ViewBag.Title = "Index";
    }

    <h2>Index</h2>

    <p>
      @Html.ActionLink("Create New", "Create")
    </p>
<table id="clientes" class="display">
    <thead>
        <tr>
            <th>
                Id
            </th>
            <th>
                RazonSocial
            </th>
            <th>
                NumeroDocumento
            </th>
            <th>
                Direccion
            </th>
            <th>
                Fijo
            </th>
            <th>
                Email
            </th>
            <th>
                Estado
            </th>
        </tr>
    </thead>
</table>
@section scripts
{
    <script>
        $(document).ready(function () {
            $("#clientes").DataTable({
                ajax: {
                    "url": "@Url.Action("ListadoClientes")",
                    "dataSrc": ''
                },
                columns: [
                    { "data": "ClienteId" },
                    { "data": "RazonSocial" },
                    { "data": "NumeroDocumento" },
                    { "data": "Direccion" },
                    { "data": "Fijo" },
                    { "data": "Email" },
                    { "data": "Estado" }
                ]
            });
        });
    </script>
}

Si te fijas el script quedó mas corto al eliminar parámetros que al final se llaman por defecto, como son busqueda, paginación y filtrado. La parte interesante es donde se difine la opción url la cual defino con el Helper @Url.Action que trae ASP. Esto por defecto pasa a nuesto controlador como GET por eso creo un método el cual retorne un Json con un listado de Clientes. Quedando de esta forma:

    public class ClienteController : Controller
    {
        private ApplicationDbContext db = new ApplicationDbContext();

        // GET: /Cliente/
        public ActionResult Index()
        {
            return View();
        }

        public JsonResult ListadoClientes()
        {
            var clientes = db.Clientes.ToList();
            return Json(clientes, JsonRequestBehavior.AllowGet);
        }
        .......
}

JsonRequestBehavior.AllowGet TE PERMITE RESPONDER CON JSON A PETICIONES DE TIPO GET, SI NO LO PONES TE DARÍA UN ERROR 500. Otra parte importante es declarar "dataSrc": '' en tu scrip para trabajar con un array Json. De esta forma funciona perfectamente espero te sea de ayuda