Diane passe son enfance en Allemagne. Très jeune, elle se tourne vers la danse et intégre le Royal Ballet à Londres.
Son retour en Allemagne lui permettra de mener une carrière de mannequin durant laquelle elle voyagera dans toute l'Europe.
Sur les conseils de Luc Besson, elle s'inscit à l'école d'art dramatique de Fleuron à Paris, ou elle remporte le Prix Classe Libre de la meilleure comédienne.
Diane Kruger commence sa carrière d'actrice avec The Piano player, aux côtés de Dennis Hopper et Christophe Lambert, resté inédit en France (non diffusé en salles).
En 2002, elle tourne Ni pour, ni contre (bien au contraire) de Cédric Klapisch, et enchaine avec Mon idole, sous la direction de son compagnon Guillaume Canet.
En 2003, elle joue dans Michel Vaillant de Louis-Pascal Couvelaire.
Elle se tourne alors vers Hollywood.
Elle tourne tout d'abord Rencontre à Wicker Park (2004), le remake américain du film français L'Appartement.
Puis les supers productions lui ouvrent leurs portes, avec Troie dans lequel elle incarne Hélène au côté de Brad Pitt, puis avec Benjamin Gates et le trésor des Templiers au côté de Nicolas Cage.