1984年，与迈克尔·帕尔合作主演摇滚爱情电影《狠将奇兵》，在片中饰演年轻美丽的摇滚女歌手依莲；同年，与弗朗西斯·福特·科波拉三度合作，在其执导的犯罪电影《棉花俱乐部》中饰演理查德·基尔的放荡情妇。

1987年，与迈克尔·伍兹搭档主演惊悚电影《危险女人香》；同年，与马特·狄龙等联袂参演爱情惊悚电影《赌城浪子》。

1989年，与罗伯特·杜瓦尔、汤米·李·琼斯联袂主演的西部冒险剧《寂寞之鸽》播出，她在剧中饰演内心脆弱却又真诚的妓女洛雷纳·伍德，她凭借该剧提名第41届黄金时段艾美奖迷你剧/电视电影最佳女主角。

1992年，出演由理查德·阿滕伯勒执导的传记电影《卓别林》；同年，与克里斯托弗·兰伯特搭档主演悬疑惊悚电影《超级赢家》，在片中饰演参与调查案件的心理学家凯西。

1993年，与艾伦·阿金、马特·克拉文联合主演爱情喜剧电影《秋天的记忆》；同年，在电视剧《堕落天使第一季》中饰演凶手的女儿艾琳娜。

1994年，在电视剧《往日情怀》中饰演美国军人遗孀露西·马斯登，从14岁一直演绎到61岁，见证了一位妇女自我发现、成长的历史。

1995年，与西尔维斯特·史泰龙等联袂出演惊悚科幻电影《特警判官》；10月，与亚历克·鲍德温、杰西卡·兰格 联袂出演的剧情电影《欲望号街车》上映；同年，参演由沃尔特·希尔执导的动作西部电影《西域枪神》。

1996年，与罗宾·威廉姆斯合作主演的喜剧电影《家有杰克》上映。

1997年，与韦斯利·斯奈普斯合作主演惊悚电影《1600谋杀案》。

1998年，与威廉·彼德森、迈克尔·维克特联袂主演犯罪电影《龙虎悍将》。

1999年，与维果·莫特森共同主演爱情电影《月球漫步》，在片中饰演20世纪60年代的犹太妻子，她凭借该片提名美国独立精神奖最佳女演员。

2000年，在家庭喜剧电影《我的小狗斯齐普》中饰演母亲爱伦；同年，与乔治·克鲁尼、马克·沃尔伯格联袂出演灾难电影《完美风暴》。

2001年，与莉莉·索博斯基共同主演恐怖悬疑电影《玻璃屋的秘密》，在片中饰演莉莉·索伯斯基阴险的“两面”监护人格拉斯夫人；同年，与基努·里维斯合作主演由布莱恩·罗宾斯执导的剧情电影《临时教练》，在片中饰演美丽、热爱生活的老师伊莉莎白。

2002年，与理查德·基尔主演由阿德里安·莱恩执导的犯罪惊悚电影《不忠》，在片中饰演红杏出墙的妻子康尼，她凭借该片提名第60届美国金球奖电影类-剧情类最佳女主角、第75届奥斯卡金像奖最佳女主角，获得美国影评人协会及纽约影评人协会最佳女演员奖。

2003年，与吴珊卓合作主演剧情电影《托斯卡纳艳阳下》，在片中饰演曾是作家和诗人的单身女子弗朗西丝·梅耶斯，她凭借该片提名第61届美国金球奖电影类-音乐/喜剧类最佳女主角。

2005年，与安东·尤金、唐纳德·萨瑟兰联合主演的剧情电影《一生爱永远》上映，她在片中饰演迷恋毒品的女按摩师；同年，与约翰·库萨克、德蒙特·莫罗尼联合主演爱情喜剧电影《征婚广告》，她在片中饰演温柔贤惠、大方得体的萨拉。2006年，与阿德里安·布劳迪共同主演悬疑惊悚电影《好莱坞庄园》。

2008年1月，与比利·伯克、科林·汉克斯联袂主演的惊悚犯罪电影《网络杀机》上映，她在片中饰演FBI中专门负责处理和网络有关的犯罪的特工詹妮弗·马什；2月，与海登·克里斯滕森、杰米·贝尔联袂出演的惊悚冒险电影《心灵传输者》上映；9月26日，与理查·基尔搭档主演爱情电影《罗丹岛之恋》，在片中饰演任性的丈夫和叛逆的女儿让她感到无能为力的艾德莉安·威利斯；同年，与米基·洛克合作主演惊悚犯罪电影《射杀》，该片改编自艾尔莫·雷纳德的小说。

2010年，与约翰·马尔科维奇共同主演运动电影《一代骄马》，她在片中饰演对赛马几乎一窍不通的家庭主妇潘妮·切纳里。

2011年，与蒂姆·罗宾斯、詹姆斯·甘多菲尼联合主演剧情电影《真实电影》，她凭借该片提名第69届美国金球奖电视类-迷你剧/电视电影最佳女主角、第63届黄金时段艾美奖迷你剧/电视电影最佳女主角。

2013年，在科幻动作电影《超人：钢铁之躯》中饰演超人的养母玛莎·肯特。

2014年4月20日，与达科塔·范宁合作出演的犯罪电影《失踪秘闻》在翠贝卡电影节首映。

2015年，与布莱恩·克兰斯顿合作主演的传记电影《特朗勃》在美国上映。

2016年3月25日，由其出演的电影《蝙蝠侠大战超人：正义黎明》在美国上映；同年，主演由埃莉诺·科波拉执导的爱情喜剧电影《你好安妮》，在片中饰演没有太多个性的美国家庭妇女安妮。

2017年，与本·阿弗莱克、盖尔·加朵合作出演科幻动作电影《正义联盟》；同年，与连姆·尼森合作出演传记电影《马克·费尔特：扳倒白宫之人》，在片中饰演一个非常支持丈夫的女人奥黛丽·费尔特。

2018年5月4日，与查理兹·塞隆合作出演的电影《塔利》在美国上映；同年，与阿伦·艾克哈特、凯瑟琳·哈恩联袂出演电视剧《罗曼诺夫王朝》；11月，由其参演的电视剧《纸牌屋第六季》播出。

2019年，与马修·麦康纳合作出演的惊悚电影《惊涛迷局》在美国上映。

2020年，与凯文·科斯特纳、莱丝利·曼维尔联合主演的惊悚犯罪电影《让他走》上映，该片基于Larry Watson所著同名小说改编。

2021年2月，参与出演的纪录片《修正案：为美国而战》播出；3月18日，由其出演的科幻动作电影《扎克·施奈德版正义联盟》上映；同年，与本·施耐泽、阿什利·罗曼斯联袂主演科幻动作剧《Y染色体》。

2023年3月17日，参演电视剧《外推》播出。

2024年1月31日，主演的电视剧《宿敌：卡波特的女人们》开播；5月2日，参演的电视剧《完美的人》播出；6月14日，参与配音的动画电影《头脑特工队2》在北美上映。

戴安·莲恩的父亲伯特·莲恩是表演指导，母亲科琳·法林顿是夜总会歌手，这奠定了她很早就展露出表演的天赋。

1980年至1985年，与摇滚歌手乔恩·邦·乔维相恋。1989年，戴安·莲恩与法国演员克里斯托弗·朗贝尔合拍了神话爱情片《无价的爱》后坠入情网，并于当年结为夫妻，二人在女儿埃莉诺出生一年后的1994年离婚。

2004年，戴安·莲恩与乔什·布洛林结婚。2013年，47岁的戴安·莲恩与45岁的乔什·布洛林决定放弃二人维持了8年的婚姻。

在电影《月球漫步》中，戴安·莲恩有着出色的表演。在电影《好莱坞庄园》中，她爆发入魂演技，坚固了演技派演员中坚力量的地位（新浪娱乐评）。

戴安·莲恩少年时有着性感、天真的形象，是20世纪80年代与波姬·小丝、詹妮弗·康纳利齐名的女演员。但是长期以来，好莱坞总将她视为花瓶，评价不一、沉浮不定。2002年一部电影《不忠》令好莱坞眼前一亮，精湛的演艺重新焕发出了她昔日的光彩。在电影《情定日落桥》中，虽然这部影片商业表现平平，但是戴安·莲恩清纯的表演被劳伦斯·奥利弗誉为是下一代的格蕾丝·凯利。在电影《不忠》中，她将不忠而又不能自拔的女人心理层次演绎得令人信服，迷茫的眼神和细腻的肢体动作赢得了评论界和观众们的一致认可。虽然戴安·莲恩起伏不定，可她令人折服的演技和多变美貌，应该在好莱坞占有一席之地（新浪娱乐评）。