在20世纪70年代的中后期，她取得了许多的舞台剧方面的荣誉，包括舞台剧《樱桃园》（The Cherry Orchard），以及随拉马马实验剧团进行环球演出，多部作品参加了纽约莎士比亚戏剧节。1976和1977年，莲恩在约瑟夫派普旗下工作，于林肯中心表演《樱桃园》和《阿格曼侬王》 。
1978年，她领衔主演了舞台剧《逃亡》。之后，导演George Roy Hill邀她在《情定日落桥》演出 ，与劳伦斯·奥利弗演对手戏，这是她的第一部大银幕处女作。紧接着她登上了1979年8月《时代》杂志封面 。
1983年，导演弗朗西斯·福特·科波拉邀请她出演二部根据S.E.颀顿小说改编的青年题材影片《小教父》和《斗鱼》 。这二部影片使她有了在三部高成本制作的影片中出演主角的机会。但她却拒绝了《现代美人鱼》，丧失了一次与汤姆·汉克斯演对手戏的机会 。
1984年，戴安出演了沃尔特·希尔执导的摇滚爱情片《狠将奇兵》。同年，她还与弗朗西斯·福特·科波拉三度合作，在其执导的犯罪片《棉花俱乐部》中，饰演理查德·基尔的放荡情妇 。19岁的戴安·莱恩自此息影了3年。
1987年，复出的她接拍的第一部影片是惊悚片《危险女人香》。同年，她还与马特·狄龙和汤米·李·琼斯合作推出了《赌城浪子》 。
1989年，戴安在哥伦比亚广播公司、西蒙·温瑟尔执导的迷你电视影集《寂寞之鸽》中饰演内心脆弱却又真诚的妓女洛雷纳·伍德，并获得了艾美奖提名。第二年，她还在另一部电视剧《堕落天使》中饰演凶手的女儿艾琳娜 。
1992年，她在理查德·阿滕伯勒执导的主流影片《卓别林》和1993年迈克·宾德执导的《艳阳情》中出演了一些小角色，后又出演了独立制作的影片《我的新伙伴》悬念惊栗片《超级赢家》中的心理学家凯西。
1994年，戴安·莲恩在澳大利亚电视剧《往日情怀》中饰演美国军人遗孀露西·马斯登，从14岁一直演绎到61岁，见证了一位妇女自我发现、成长的历史 。
这以后戴安·莲恩重新获得了好莱坞的认可，并开始在一些高成本制作的影片，如1995年西尔维斯特·史泰龙主演、丹尼·坎农执导的惊悚科幻片《超时空战警》、沃尔特·希尔执导的《西域枪神》和1996年罗宾·威廉姆斯主演的喜剧片《家有杰克》中出任主角，并在1997年与韦斯利·斯奈普斯合作主演了惊悚剧情片《白宫谋杀案》 。
到了1997年，她又重新回去出演一些低成本制作的影片。1999年，戴安在托尼·戈尔德温执导的独立制作爱情片《月球漫步》中饰演一位60年代的犹太妻子，这使她获得了独立精神奖最佳女演员提名 。
2000年，戴安先是在《我的小狗斯基普》中饰演母亲爱伦，接着参加了惊险片《完美风暴》的拍摄，此片由德国导演沃尔夫甘·彼得森执导、乔治·克鲁尼主演 。
2001年，她在韦斯利·斯特里克执导的恐怖悬疑片《玻璃屋的秘密》中饰演莉莉·索伯斯基阴险的“两面”监护人格拉斯夫人 。同年，与基努·里维斯合作，主演了布赖恩·罗宾斯执导的热片《棒球教练》，饰演美丽、热爱生活的老师伊莉莎白 。
2002年，戴安·莲恩与理查德·基尔二度联袂，主演了英国导演阿德里安·莱恩执导的犯罪惊悚片《不忠》，影片描写的是一个美国中产阶级家庭的婚外恋故事，戴安饰演红杏出墙的妻子康尼，她因此荣获该年度美国影评人协会及纽约影评人协会最佳女演员奖，以及第60届金球奖、第75届奥斯卡奖最佳女主角提名 。
2007年是莲恩忙碌的一年。影片《射杀》改编自艾尔莫·雷纳德的小说，莱恩的演出对手为汤姆斯·简、米基·洛克和罗莎里奥·唐森 。她还在《一生爱永远》中莱恩饰演一名迷恋毒品的女按摩师。最后一部是她主演的西部影片《阿巴鲁萨》，是埃德·哈里斯自编自导的一部作品 。
2010年5月14日，她出演的《华尔街2：金钱永不眠》在戛纳电影节上举行了首映式 。
2013年，她在电影《超人：钢铁之躯》中饰演超人养母玛莎·肯特，影片于6月14日在北美上映 。
2016年3月25日，她加盟的《蝙蝠侠大战超人：正义黎明》在全美上映 。
