黛安·基顿于1970年在《蜜月期》中首次亮相好莱坞。她丰富的电影作品包括在《教父》中饰演阿尔·帕西诺的妻子，以及伍迪·艾伦的众多热门影片。她曾是伍迪·艾伦的长期伴侣、灵感女神和最喜爱的女演员，两人一直保持着友谊。

她在这位纽约导演的浪漫喜剧《安妮·霍尔》中饰演的主角为她赢得了1978年奥斯卡最佳女主角奖。她说，这部电影改变了她的人生。

随后，她又凭借1981年上映的《赤色分子》（Reds）、1996年的《简单的秘密》（Simple Secrets）和2003年的《爱是妥协》（Anything's Gotta Give）三次获得提名。

她的真名是黛安·霍尔（Diane Hall），基顿是她娘家姓。在2011年出版的回忆录中，她讲述了自己在加州的童年生活、19岁来到纽约学习表演课程的经历，以及与沃伦·比蒂和阿尔·帕西诺的爱情故事。她还谈到了独自收养两个孩子的经历，以及她患暴食症的那段时期。

她详细描述了自己如何在吃了好几磅食物后呕吐不止，说“整个剧组都抽大麻，我吃香草冰淇淋”。1968年，她遇到了伍迪·艾伦，后者给她写信说：“我决定让你的家人帮我致富。这是一个很棒的电影题材。”

由此，她拍摄了《安妮·霍尔》。她在回忆录中写道，这部电影拍摄得“毫不费力”，因为“没人期待什么重要的事情”。她们共同出演了《纽约客》导演的七部电影，包括《曼哈顿》和《内心世界》。

在#MeToo运动期间，这位女演员在2018年1月发推文：“伍迪·艾伦是我的朋友，我仍然相信他。”这位导演随后再次面临其养女迪伦·法罗于1992年提出的性侵指控。经过两次独立调查后，针对他的指控被撤销。

黛安·基顿年过七旬仍继续演艺事业，尤其是在2018年出演的《读书俱乐部》中，她饰演一位退休人士，以及2019年出演的《英国佬》。在后者上映后接受法新社采访时，黛安·基顿表示她从未考虑过老年或退休。

她说，“就算以后没人找我拍戏，我还有很多自己热爱的爱好可以打发时间”。她终身未婚，并表示自己并不后悔，包括个人生活。

这位女演员开玩笑说，“我觉得我是同龄人中少数几个未婚就拍电影的单身女性之一。也许我是个例外？”她总结道：“我并不难过！”2024年，黛安·基顿出演了她的最后一部电影，与凯西·贝茨和阿尔法·伍达德共同发布了《夏令营》的海报。