ดิเอโก้ ลูน่า เป็นที่รู้จักของผู้ชมทั่วโลกด้วยการแสดงนำของเขาในภาพยนตร์รางวัลเรื่อง Y Tu Mama Tambien ประกบเพื่อนในชีวิตจริงของเขา เกล การ์เซีย เบอร์นัล สำหรับผู้กำกับอัลฟองโซ คัวรอน
หลังจากเริ่มต้นอาชีพนักแสดงบนเวทีละครตอนอายุเจ็ดขวบและเปิดตัวในจอแก้วตอนอายุสิบสองขวบในซีรีส์ El Abuelo Y Yo เขาก็ได้แสดงละครเวทีหลายเรื่อง เช่น De Pelicula, La Tarea จากภาพยนตร์ชื่อเดียวกันของเจมส์ เฮิร์นเบอร์โต้, Comedia Clandtina และ El Cantaro Roto ซึ่งทำให้เขาได้รับรางวัล 1996-1997 มัสคูลิน รีวีเลชัน อวอร์ดจากสมาพันธ์นักวิจารณ์ละครเวที เขาได้แสดงละครโดยซาบินา เบอร์แมนเรื่อง Moliere ภายใต้การกำกับของแอนโทนิโอ เซอร์ราโน (Sexo, Pudor y Lagrimas) เขาได้อำนวยการสร้าง The Complete Works of William Shakespeare ในเม็กซิโก ซึ่งทำให้เขาได้รับรางวัล 2001-2002 นักแสดงตลกยอดเยี่ยมจากสมาพันธ์นักวิจารณ์ละครเวที
ผลงานภาพยนตร์เรื่องอื่น ๆ ของเขาได้แก่ Milk ภาพยนตร์รางวัลประกบฌอน เพนน์ สำหรับผู้กำกับกัส แวน แซงต์, ภาพยนตร์โดยคาร์ลอส คัวรอนเรื่อง Rudo y Cursi, ภาพยนตร์โดยฮาร์โมนี คอรินเรื่อง Mister Lonely, Before Night Falls สำหรับผู้กำกับจูเลียน ชนาเบล, ภาพยนตร์โดยหลุยส์ เอสทราดาเรื่อง Ambar, ภาพยนตร์โดยเออร์วิน นิวไมเออร์เรื่อง Un Hilito De Sangre, ภาพยนตร์โดยกาเบรียล เรเทสเรื่อง Un Dulce Olor A Meute, ภาพยนตร์โดยมาริสา ซิสแทชเรื่อง El Cometa, ภาพยนตร์โดยเฟอร์นันโด ซินานาเรื่อง Todo El Poder, Criminal สำหรับเซ็คชัน เอท โปรดักชันส์ บริษัทของสตีเฟน โซเดอร์เบิร์กห์และจอร์จ คลูนีย์, The Terminal สำหรับผู้กำกับสตีเวน สปีลเบิร์ก, Solo Dios Sabe (What God Knows), Dirty Dancing: Havana Nights, Open Range ประกบผู้กำกับและนักแสดงเควิน คอสท์เนอร์, Frida ประกบซัลมา ฮาเย็ค สำหรับผู้กำกับจูลี เทย์เมอร์, Carambola, Fidel (สำหรับโชว์ไทม์), Ciudades Oscuras และ Soldados de Salamina สำหรับผู้กำกับเดวิด ทรูบา นอกเหนือจากนั้น ลูนายังได้แสดงในภาพยนตร์ขนาดสั้นหลายเรื่องที่สร้งาโดยนักศึกษาที่ซียูอีซีและซีซีซี รวมถึงภาพยนตร์โดยฮาเวีย์ บูร์เกสเรื่อง El Ultimo Fin Del Ano ที่ได้รับรางวัลออสการ์
เขาได้ทำหน้าที่ผู้กำกับเป็นครั้งที่สองด้วย Abel ผลงานกำกับนิยายเรื่องแรกของเขา Abel เป็นเรื่องราวอบอุ่นเกี่ยวกับเด็กชายประหลาด ที่กลับบ้านเพื่อรับบทแฟมิลี แมน ไม่นานนัก การกระทำของเขาก็เริ่มส่งผลดีต่อครอบครัวและความสมัครสมานสามัคคีกันภายในครอบครัว
ก่อนหน้านี้ เขาได้กำกับสารคดีเรื่อง Chavez ซึ่งเปิดตัวในงานเทศกาลภาพยนตร์ไทรเบกาปี 2007 ภาพยนตร์เรื่องนี้สำรวจชีวิตของนักมวยในตำนาน ฮูลิโอ ซีซาร์ ชาเวซ ผู้ซึ่งการพลิกชีวิตของเขาจากต้นกำเนิดต้อยต่ำไปสู่การต่อสู้เพื่อป้องกันเข็มขัดแชมป์ 37 ครั้งสะท้อนถึงการต่อสู้ของคนในประเทศเขาและทำให้เขาเอาชนะใจของคนทั่วโลกได้ Chavez ถูกสร้างขึ้นภายใต้แบนเนอร์ คานานา บริษัทโปรดักชันจอแก้วและจอเงินในเม็กซิโก ซิตี้ ที่ลูนาได้ก่อตั้งร่วมกับเบอร์นัลและพาโบล ครูซ บริษัทแห่งนี้มีเป้าหมายในการสร้างโปรเจ็กต์ที่มีต้นกำเนิดจากลาติน อเมริกา โดยตั้งเป้าไว้ที่ตลาดทั่วโลก เป้าหมายหลักของคานานาไม่เพียงแต่เป็นการพัฒนาโปรเจ็กต์ที่ตอบสนองความต้องการของพวกเขาในฐานะนักแสดงเท่านั้น แต่ยังเปิดประตูโอกาสให้กับผู้มีพรสวรรค์ใหม่ๆ และผลิตโปรเจ็กต์จอแก้วและจอเงินด้วยวิสัยทัศน์ร่วมสมัย เมื่อเร็วๆ นี้ คานานาได้อำนวยการสร้างภาพยนตร์โดยลูนาเรื่อง Abel ซึ่งเป็นผลงานการกำกับเรื่องแรกของเบอร์นัลด้วย Deficit โดยคานานาเปิดตัวในงานเทศกาลภาพยนตร์เมืองคานส์ปี 2007
นอกจากนี้ เมื่อปีที่แล้ว เขายังประสบความสำเร็จบนเวทีละครในฐานะนักแสดงและผู้อำนวยการในละครโดยจอห์น มัลโควิชเรื่อง The Good Canary
