Diane Keaton nasceu Diane Hall em Los Angeles,Califórnia,para Dorothy Deanne (Keaton),um fotógrafo amador,e John Newton Ignatius "Jack" Hall,engenheiro civil e corretor de imóveis.Ela estudou Teatro no Santa Ana College,antes de desistir em favor do Neighborhood Playhouse em Nova York.Depois de aparecer no estoque de verão por vários meses,ela conseguiu seu primeiro papel importante no palco no musical de rock da Broadway "Hair".Como substituto para o líder,ela chamou a atenção por não tirar nenhuma de suas roupas.Em 1968,Woody Allen a escalou em sua peça da Broadway "Play It Again,Ele mesmo," que teve uma corrida bem sucedida.Foi nessa época que ela se envolveu com Allen e apareceu em vários de seus filmes.O primeiro foi Play It Again,Sozinho (1972),a adaptação para a tela da peça teatral.Naquele mesmo ano, Francis Ford Coppola a escalou como Kay no filme vencedor do Oscar O Poderoso Chefão (1972),e ela estava a caminho do estrelato.Ela reprisou esse papel na primeira sequência do filme,O Poderoso Chefão Parte II (1974).Ela então apareceu com Allen novamente em Sleeper (1973) e Love and Death (1975).
Em 1977,ela rompeu com sua imagem de comédia para aparecer no arrepiante Procurando o Sr.Goodbar (1977),que lhe rendeu uma indicação ao Globo de Ouro.Foi no mesmo ano que ela apareceu no que muitos consideram sua melhor atuação,no papel-título de Annie Hall (1977),que Allen escreveu especificamente para ela (seu sobrenome verdadeiro é Hall,e seu apelido é Annie),e que impacto ela causou.Ela ganhou o Oscar e o Prêmio Britânico de Melhor Atriz,e Allen ganhou o Prêmio dos Diretores da DGA.Ela começou uma tendência da moda com suas roupas unissex e foi a garota-propaganda de muitos jovens do sexo masculino.Seus maneirismos e fala desajeitada tornaram-se quase uma mania nacional.A pergunta feita,no entanto,era,"Ela é apenas um peso leve interpretando a si mesma,ou há mais profundidade em sua personalidade?" Por qualquer motivo,ela apareceu em apenas um filme por ano nos dois anos seguintes e esses filmes foram de Allen.Quando eles terminaram, ela se envolveu com Warren Beatty e apareceu em seu filme Reds (1981),como a boêmia jornalista Louise Bryant.Por sua atuação,ela recebeu indicações para o Oscar e o Globo de Ouro.Pelo resto da década de 1980, ela apareceu com pouca frequência em filmes, mas ganhou indicações em três deles.Tentando quebrar o typecasting em que ela havia caído,ela assumiu o papel de uma confusa,mulher um tanto ingênua que se envolve com terroristas do Oriente Médio em The Little Drummer Girl (1984).Para compensar sua falta de trabalho no cinema,Diane começou a dirigir.Dirigiu o documentário Heaven (1987),bem como alguns videoclipes.Para a televisão dirigiu um episódio do popular,mas estranho,Twin Peaks (1990).
Na década de 1990, ela começou a conseguir papéis mais maduros, embora tenha reprisado o papel de Kay Corleone no terceiro épico "O Poderoso Chefão", O Poderoso Chefão Parte III (1990). Ela apareceu como a esposa de Steve Martin no hit Father of the Bride (1991) e novamente em Father of the Bride Part II (1995). Em 1993, ela mais uma vez se juntou a Woody Allen em Manhattan Murder Mystery (1993), que foi bem recebido. Em 1995, ela recebeu notas altas por Unstrung Heroes (1995), seu primeiro longa-metragem como diretora.