Diane Hall 1946. január 5-én született Los Angelesben. Apja, Jack Hall mérnök, anyja, Dorothy Keaton fényképész volt. 1965-től egy dráma tagozatos főiskolán, a Santa Anán tanult. Filmes karrierjének első komoly sikerét A keresztapa (1972) című filmmel érte el, melyben Kay Adams szerepében láthattuk. Woody Allen már 1970-ben felfigyelt rá, és szerepet ajánlott neki a Játszd újra, Sam! című Broadway musicalben. 1977-ben már főszerepet kapott a rendező egyik leghíresebb filmjében, az Annie Hallban (1977), alakításért megkapta a legjobb női főszereplőnek járó Oscar- és Golden Globe-díjat. Bár még háromszor jelölték Oscarra, korábbi sikereit azonban már nem tudta megismételni. Ennek talán egyik oka, hogy Diane Keaton a kilencvenes évektől többnyire vígjátékokban vállalt szerepeket (Örömapa – 199, Nicsak, ki beszél most! – 1993, Elvált nők klubja – 1996). 2003-ban Jack Nickolson oldalán tűnt fel a Minden végzet nehéz (2003) című komédiában, melyért újra Oscar-díjra jelölték, valamin megkapta a legjobb női alakításért (vígjáték kategóriában) járó Golden Globe-díjat. Az kétezres évek második felében olyan filmekben láthattuk, mint a Mert azt mondtam (2007), a Van az a pénz, ami megbolondít (2008), az Ébredj velünk (2010), vagy A nagy nap (2013). Diane Keaton sosem ment férjhez. Első nagy szerelme Woody Allen volt, akivel máig jó kapcsolatot ápol. Később egy párt alkottak Jack Nickolsonnal és a nála jóval fiatalabb Keanu Reeves-szel. Két gyereket fogadott örökbe, Dexter-t és Duke-ot.