Filha do diretor dramático Burt Lane e a cantora Colleen Farrington, nascida em Nova York em 1965, e a ''jovem Grace Kelly'' que despontou no cinema em 1979. Aos seis anos a garota já subiu aos palcos, e aos treze recebeu papel de destaque na produção de Medeia, no La Mama Experimental Theatre. De lá, recebeu o convite para interpretar o papel de uma estudante de intercâmbio em ''A Little Romance''.

Seus próximos filmes, porém, não viveram à altura da expectativa criada por ''A Little Romance''. Com poucos bons papéis para sua idade, Diane envolveu-se com o drama ''Touched by Love'' (1980); o faroeste ''Cattle Anne e Little Britches'', com Burt Lancaster; e as comédias ''Ladies and Gentlemen, the Fabulous Stains'', escrita por Jonathan Demme (''O Silêncio dos Inocentes'' e ''National Lampoon Goes to the Movies'', com Christopher Lloyd e Rhea Perlman.

Nenhum deles foi bem-sucedido. Diane, porém, crescia a olhos vistos, em talento e beleza. Ainda com cacife em Hollywood, caiu nas graças do diretor Francis Ford Coppola, que lhe entregou de bandeja, em 1983, dois papéis principais, nos dramas juvenis ''O Selvagem da Motocicleta'' e ''Vidas sem Rumos''. Em ambos, ela contracenou com Matt Dilon e, neste último, também com outros astros nascentes. Contracenou com Christopher Lambert, seu marido desde 1988, no drama ''Face a Face com o Inimigo''. Pouco tempo depois, o casal teve sua primeira e única filha, Eleanor, mas Diane pediu divórcio quando a criança ainda possuía apenas um aninho.

Diane voltou a trabalhar com Coppola mais uma vez em 1996, interpretando a mãe de Robin Williams, em ''Jack''. Em 1997, atuou novamente como coadjuvante em outro filme importante: ''Crime na Casa Branca'', no qual Wesley Snipes investiga um assassinato que envolve os altos escalões da Presidência. E, completando seu aparente ciclo de grandes papéis a cada dez anos, Diane fez uma mulher infiel em ''A Walk in the Moon''.

Seu grande momento, porém, viria mesmo com a convocação para autar em ''Infidelidade'', polêmico remake de ''La Femme Infidele'', de Claude Chabrol, conduzido pelo diretor Adrian Lyne (''Atração Fatal''). Em 2004, casou-se com Josh Brolin.

Cônjuge: Josh Brolin (de 2004 a 2013), Christopher Lambert (de 1988 a 1994)
Filiação: Burton Eugene Lane, Colleen Farrington
Filha: Eleanor Lambert