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（Debbie Marshall）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Quinn Fabray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“Thao with the Get Down Stay Down”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》（又名《家族》）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'm Not The Only One》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 。