Даян Кийтън е родена като Даян Хол в Лос Анджелис, Калифорния, в семейството на Дороти Дийн (Кийтън), любителка фотографка, и Джон Нютън Игнатиус "Джак" Хол, строителен инженер и брокер на недвижими имоти. Учи драматургия в колежа "Санта Ана", след което се отказва в полза на "Neighborhood Playhouse" в Ню Йорк. След като участва в летни представления в продължение на няколко месеца, получава първата си голяма сценична роля в рок мюзикъла "Коса" на Бродуей. Като дубльорка на главната роля, тя привлича вниманието с това, че не сваля нито една от дрехите си. През 1968 г. Уди Алън я кани в бродуейската си пиеса "Play It Again, Sam", която има успешен успех. По това време тя се обвързва с Алън и участва в редица негови филми. Първият от тях е "Play It Again, Sam" (1972 г.), екранизация на театралната пиеса. Същата година Франсис Форд Копола я избира за ролята на Кей в спечелилия "Оскар" "Кръстникът" (1972) и тя е на път да стане звезда. Тя се превъплъщава в тази роля в първото продължение на филма - "Кръстникът, част II" (1974). След това се появява отново с Алън в "Спящ" (1973) и "Любов и смърт" (1975).
През 1977 г. се откъсва от комедийния си образ, за да се появи в смразяващия Looking for Mr Goodbar (1977), който ѝ носи номинация за "Златен глобус". Същата година се появява в това, което мнозина смятат за най-доброто ѝ изпълнение, в главната роля на "Ани Хол" (1977), която Алън пише специално за нея (истинската ѝ фамилия е Хол, а прякорът ѝ е Ани), и какво влияние прави. Тя печели "Оскар" и Британската награда за най-добра актриса, а Алън получава наградата за режисура от DGA. Тя постави началото на модна тенденция с унисекс дрехите си и беше момиче от плаката за много млади мъже. Нейните маниери и неловък говор се превърнаха почти в национална мания. Въпросът, който се задаваше обаче, беше: "Дали тя е просто лековата, която играе себе си, или в личността ѝ има повече дълбочина?". По някаква причина през следващите две години тя се появява само в един филм годишно и тези филми са на Алън. Когато двамата се разделят, следващият ѝ ангажимент е свързан с Уорън Бийти и тя се появява в неговия филм "Червените" (1981 г.) в ролята на бохемската журналистка Луиз Брайънт. За изпълнението си получава номинации за "Оскар" и "Златен глобус". През останалата част от 80-те години се появява рядко във филми, но печели номинации в три от тях. Опитвайки се да разчупи типизирането, в което е изпаднала, тя приема ролята на объркана, донякъде наивна жена, която се забърква с терористи от Близкия изток в "Момичето барабанист" (1984). За да компенсира липсата на работа в киното, Даяна започва да режисира. Тя режисира документалния филм Heaven (1987), както и няколко музикални клипа. За телевизията режисира един епизод от популярния, но странен сериал "Туин Пийкс" (1990 г.).
През 90-те години на ХХ век започва да получава по-зрели роли, въпреки че пресъздава ролята на Кей Корлеоне в третия епос за "Кръстника" - "Кръстникът": Част III (1990). Появява се като съпругата на Стив Мартин в хитовия "Бащата на булката" (1991 г.) и отново в "Бащата на булката: част II" (1995 г.). През 1993 г. отново си партнира с Уди Алън във филма "Убийствена мистерия в Манхатън" (1993), който е добре приет. През 1995 г. получава високи оценки за филма "Необуздани герои" (1995), първият ѝ голям филм като режисьор. - И.И. превод