Gleich zu Beginn ihrer Karriere 1972 hatte sie das Glück, im richtigen Film mitzuspielen: In Francis Ford Coppolas Der Pate spielte sie die Geliebte Michael Corleones (Al Pacino) und wurde auch in den Fortsetzungen in dieser Rolle besetzt. Zuvor war sie bereits in dem Musical Hair auf dem Broadway aufgetreten und dadurch aufgefallen, dass sie nicht bereit war, sich auszuziehen.

Ihr erfolgreichster Film entstand 1977 in Zusammenarbeit mit ihrem damaligen Lebensgefährten Woody Allen: "Der Stadtneurotiker". Danach drehten sie noch eine ganze Reihe von Filmen zusammen. Für diesen Film erhielt Diane Keaton den Oscar als beste Schauspielerin. Für den Film Reds aus dem Jahr 1981 erhielt sie eine weitere Oscar-Nominierung.

1993 übernahm sie kurzfristig die weibliche Hauptrolle in Manhattan Murder Mystery von Woody Allen, nachdem sich dessen Lebensgefährtin Mia Farrow von ihm trennte und mit den Vorwürfen überzog, ihre Adoptivkinder sexuell belästigt zu haben.

Seit den 1980er-Jahren ließ die Anzahl der Angebote nach, so dass sie anfing, selbst Regie zu führen.

Nachdem sie 1996 mit Goldie Hawn und Bette Midler die Komödie Der Club der Teufelinnen drehte, konnte sie erst 2003 an alte Erfolge anknüpfen: Mit "Was das Herz begehrt" entstand eine weitere Komödie, in der sie mit Jack Nicholson und Keanu Reeves vor der Kamera stand. Für diese Rolle erhielt sie einen Golden Globe sowie eine Oscar-Nominierung.

Diane Keaton hat zwei Adoptivkinder: ein Mädchen namens Dexter (1996 adoptiert) und einen Jungen namens Duke (2001 adoptiert). Sie entschied sich mit 50 Mutter zu werden, nachdem sie mit dem Tode ihres Vaters sich ihrer eigenen Sterblichkeit bewusst wurde. Keaton ist eng mit Friends-Star Lisa Kudrow befreundet.

Filme
Darstellerin

* 1969 - Liebhaber und andere Fremde (Lovers and other strangers) – Regie: Cy Howard
* 1972 - Der Pate (The godfather) – Regie: Francis Ford Coppola
* 1972 - Mach's noch einmal, Sam (Play it again, Sam), mit Woody Allen – Regie: Herbert Ross
* 1973 - Der Schläfer (Sleeper) - Regie: Woody Allen
* 1974 - Der Pate – Teil II (The godfather, part 2) - Regie: Francis Ford Coppola
* 1975 - Die letzte Nacht des Boris Gruschenko (Love and death) - Regie: Woody Allen
* 1975 - Ich will, ich will... vielleicht?; auch: Na Liebling, wie wärs mit uns? (I will... I will ... For now) - Regie: Norman Panama
* 1976 - Und morgen wird ein Ding gedreht (Harry and Walter go to New York) - Regie: Mark Rydell
* 1977 - Auf der Suche nach Mr. Goodbar (Looking for Mr. Goodbar) - Regie: Richard Brooks
* 1977 - Der Stadtneurotiker (Annie Hall) - Regie: Woody Allen
* 1978 - Innenleben (Interiors) - Regie: Woody Allen
* 1979 - Manhattan - Regie: Woody Allen
* 1981 - Reds - Regie: Warren Beatty
* 1982 - Du oder beide (Shoot the moon) - Regie: Alan Parker
* 1984 - Die Libelle (The little drummer girl) – Regie: George Roy Hill, mit Klaus Kinski
* 1984 - Flucht zu dritt (Mrs. Soffel) - Regie: Gillian Armstrong
* 1986 - Verbrecherische Herzen (Crimes of the heart) - Regie: Bruce Beresford
* 1987 - Radio Days - Regie: Woody Allen, mit Michael Tucker, Mia Farrow
* 1987 - Baby Boom – Eine schöne Bescherung (Baby Boom) - Regie: Charles Shyer
* 1988 - Der Preis der Gefühle (The good mother) - Regie: Leonard Nimoy
* 1990 - Lemon Sisters (The Lemon Sisters) - Regie: Joyce Chopra
* 1990 - Der Pate - Teil III ( The Godfather Part III ) - Regie: Francis Ford Coppola
* 1991 - Vater der Braut (Father of the Bride) - Regie: Charles Shyer
* 1992 - Dirty Tricks - Regie: Michael Lindsay-Hogg
* 1993 - Manhattan Murder Mystery - Regie: Woody Allen
* 1994 - Amelia Earhart - Der letzte Flug (Amelie Earhart: the final flight) - Regie: Yves Simoneau
* 1995 - Ein Geschenk des Himmels – Vater der Braut 2 (Father of the Bride Part II) - Regie: Charles Shyer
* 1996 - Liebe aus zweiter Hand (The only thrill) - Regie: Peter Masterson
* 1996 - Der Club der Teufelinnen (The First Wives Club) - Regie: Hugh Wilson
* 1996 - Marvins Töchter (Marvin’s room) - Regie: Jerry Zaks
* 1999 - Ganz normal verliebt (The other sister) - Regie: Garry Marshall
* 2001 - Plan B - Regie: Greg Yaitanes
* 2001 - Stadt, Land, Kuss (Town and country ), mit Warren Beatty, Goldie Hawn, Andie MacDowell, Nastassja Kinski - Regie: Peter Chelsom
* Schwester Marys Fegefeuer (Sister Mary Explains It All, TV), mit Laura San Giacomo, Jennifer Tilly
* 2003 - Was das Herz begehrt (Something gotta give) - Regie: Nancy Meyers
* 2005 - Die Familie Stone – Verloben verboten! (The Family Stone) - Regie: Thomas Bezucha
* 2007 - Von Frau zu Frau (Because I Said So) - Regie: Michael Lehmann
* 2007 - Mama's Boy - Regie: Tim Hamilton
* 2008 - Mad Money - Regie: Callie Khouri
* 2008 - Smother - Regie: Vince Di Meglio