2004年,迪安娜·阿格隆获得出演青春校园剧《美眉校探》中一个小角色的机会;同年,参与拍摄刑侦系列剧《犯罪现场调查:纽约》,由此开始了她的演艺生涯。
2006年,参演NBC科幻电视剧《英雄》,在剧中以啦啦队长黛比一角现身荧幕。2007年,以银屏处女作《追赶者》进军好莱坞,在影片中饰演一名德国女孩。
2009年5月,迪安娜·阿格隆参与试镜情节音乐喜剧《欢乐合唱团》,并顺利获得饰演剧中坏女孩QuinnFabray一角的机会,而她也凭此获得第12届青少年选择奖电视类最佳抢戏演员提名,受到大众关注。同年,迪安娜·阿格隆在独立电影《紫红象》中担纲了导演、演员、编剧、制作人、服装师和布景师等多重身份。
2010年,为民谣摇滚乐队“ThaowiththeGetDownStayDown”导演了音乐录影带《Body》。同年,在歌舞爱情电影《滑稽表演》中饰演了一个小角色Natalie,女主角艾丽爱慕对象杰克的未婚妻。而其后加盟的《欢乐合唱团第二季》使其再次收获年度突破奖杰出电视突破新人奖。
2011年,迪安娜·阿格隆受邀参演科幻片《关键第四号》,并担任女一号,饰演爱上外星男孩“第4号”的地球女孩莎拉;该片成功入围第37届人民选择奖最受欢迎小说改编电影。12月,与史蒂芬·威丁顿合作主演惊悚片《猎人们》,饰演迷失丛林的女孩爱丽丝。同年,获外媒评选2011年度最美金发性感女郎第24位。
2012年2月,获《ASKMEN》年度全球最美女性评选第28位。5月,男性杂志《男人帮》评选的“2012全球百大性感女星”榜单出炉,迪安娜·阿格隆位列第44名。6月,担任第22届GLAAD媒体奖颁奖典礼主持人。
2014年3月,与罗伯特·德尼罗合作主演犯罪惊悚片《别惹我》在中国全面上映,她在片中饰演男主人公弗莱德的女儿贝拉;并凭此入围第11届女性影评人协会奖最佳女演员。8月,担任萨姆·史密斯单曲《I'mNotTheOnlyOne》MV中的女主角。同年,主演剧情片《拉链》,与联邦检察官山姆展开一段桃色恋情。
2015年,与杰森·苏戴奇斯共同主演爱情音乐喜剧电影《摇摇欲坠》,迪安娜·阿格隆在片中饰演女记者Finley。同年8月,参与配音的纪录片《万物一体》在美国上映。
2017年,与梅丽莎·里奥合作出演电影《见习修女》。