Diego Luna urodził się w Mexico City, 29 grudnia 1979 roku. Jego matka Fiona Alexander zginęła w wypadku samochodowym, kiedy on miał dwa lata. Szybko podzielił pasję swojego ojca - rozrywkę.
Już od najmłodszych lat występował w telewizji, filmie i teatrze. Pierwszą telewizyjna rolę dostał w "Último fin de ano, El" (1991). Następnie pracował na planie hiszpańskiej opery mydlanej "Abuelo y yo, El" (1992). Jego najlepszy przyjaciel Gael Garcia Bernal grał tam główną rolę. Po tym Diego zaczął nabierać coraz więcej doświadczenia w wielu produkcjach. Przełomem w karierze okazał się kontrowersyjny film "I Twoją Matkę Też" (2001), gdzie znów wystąpił z Gaelem Garcią Bernalem.
Jego gwiazda ciągle świeciła i na amerykański rynek weszły filmy z jego udziałem jak np.: "Vampires: Los Muertos" (2002) i "Frida" (2002). W 2004 pojawił się jako Javier Suarez w tanecznym "Dirty Dancing 2". Obecnie pracuje nad wieloma projektami zarówno z latynoskiej części Ameryki jaki i z USA.