Diane Fleri, nata in Bretagna ma di origini italiane, si trasferisce all'età di nove anni a Roma, dove, crescendo, comincerà ad accostarsi alla recitazione. Il suo primo ruolo cinematografico è quello di Arianna nella pellicola Come te nessuno mai (1999) di Gabriele Muccino, accanto a Silvio Muccino. Studentessa presso la facoltà di Scienze politiche, comincia a lavorare dividendosi tra Roma e Parigi apparendo in numerosi cortometraggi, in alcune fiction televisive, ma anche e soprattutto a teatro. In Italia in particolare, partecipa al telefilm R.I.S. - Delitti imperfetti (2006) e alla fiction La notte breve (2006). Il successo arriva però con il ruolo di Francesca in Mio fratello è figlio unico (2007) di Daniele Luchetti che la affianca a Riccardo Scamarcio. L'anno seguente, per il piccolo schermo, veste i panni della professoressa Melanine Desmoulins nella serie I liceali (2008), passando poi al cinema con Il prossimo tuo (2008), Solo un padre (2008) protagonista insieme a Luca Argentero, Io sono l'amore (2009) di Luca Guadagnino candidato come miglior film straniero ai Golden Globe e Febbre da fieno (2011) di Laura Luchetti, per il quale ha ricevuto il premio come Miglior Attrice Protagonista agli Hollywood Maverick Awards.