Desde pequeña demostró cierto interés en ser bailarina, pero pronto vio que reunía mayores aptitudes para ser actriz, debutando en los escenarios en la versión de Otelo, dirigida por James Earl Jones.
Aunque su primera película es de 1980, no sería hasta 1985 cuando su nombre empezó a ser conocido a raíz de sus colaboraciones con Woody Allen, quien la convertiría en su actriz fetiche. Bajo sus órdenes el rostro de Dianne quedó asociado con el prototipo de mujer intelectual, de clase media, progresista, en busca de su propia estabilidad emocional. En efecto Emma, la prostituta que abordaba en la calle al personaje encarnado por Jeff Daniels en La rosa púrpura de El Cairo, daría paso a la Holly de Hannah y sus hermanas, una alocada treintañera con problemas con las drogas, que procuraba imitar a su hermana hasta el punto de escribir un libro inspirado en su persona, y que finalmente acabaría embarazada del primer marido de ésta, formando una familia tranquila. Dianne ganó varios premios de las distintas asociaciones de críticos nacionales, quedando candidata al Óscar a la mejor actriz de reparto. Un mes más tarde de la mano de Don Ameche y Anjelica Huston recibiría su primera estatuilla en dura pugna con Maggie Smith.
Para entonces Dianne ya había rodado dos filmes más para Allen. En el primero, Días de radio, Dianne se puso en la piel de la solterona tía Bea que siempre acudía arreglada a los estrenos de cine y teatro, donde encontraba finalmente un novio formal. En el segundo, September, la oscarizada intérprete defendió el papel de Stephanie, una mujer casada cuyo matrimonio se tambalea al conocer a un hombre del que se enamora y al que renuncia para proteger a sus hijos de una gran mentira.
Alejada de la órbita de Allen, Dianne afrontó el segundo papel por el cual recibiría una mención de la Academia: Dulce hogar... ¡a veces! la mostraba como una madre separada, con dificultades de comunicación con su hijo pequeño (Joaquín Phoenix), y que procuraba la felicidad de su hija (Martha Plimpton), embarazada de su novio (Keanu Reeves), un joven al que ella no aprobaba.
En 1990 Tim Burton la contrató para Eduardo Manostijeras, película en la que la actriz interpretó a Peg, la vendedora de Avon empeñada en traer algo de belleza al mundo, defendiendo al protagonista (un joven que en vez de manos tenía tijeras) de una comunidad vecinal ruin, perversa, intolerante y profundamente mediocre.
A este papel le seguiría la psicóloga de El pequeño Tate (1991) y la mujer de un policía en Ese poli es un panoli (1994). Woody Allen se encargó de sacarla de un olvido relativo con Balas sobre Broadway, en la que encarnó a Helen Sinclair, una estrella del teatro alcohólica, decadente, pomposa, con aires de diva, que coqueteaba con un dramaturgo (John Cusack), al que enamoraba con una frase que se volvió célebre por aquel entonces: "¡no digas nada!, ¡no digas nada!". Con su interpretación deliberadamente histriónica, Dianne se mostraba a su público como una estrella que había conocido días mejores y que se preparaba para papeles más adecuados para su edad. La crítica elogió su trabajo y Dianne logró varios premios, incluyendo un Globo de oro a la mejor actriz de reparto y su segundo Óscar a la mejor actriz de reparto, premio que recogió en manos de Tommy Lee Jones.
Al año siguiente (1996) entregó la estatuilla dorada a Kevin Spacey en una ceremonia presentada por Whoopi Goldberg, precisamente la actriz con la que Dianne compartía protagonismo en Cómo triunfar en Wall Street, donde interpretó a la eficaz amiga y secretaria de esta última, a la que ayudaba a crear de la nada a un imaginario accionista que encandilaba a más inversores de bolsa. Finalizado dicho rodaje, Dianne se sumó al reparto de The Birdcage, donde le tocó en suerte el papel de Helen Kelley, la mujer de un senador republicana cuya hija se quería casar con su novio, un joven cuyo padre gay era propietario de una de las salas de espectáculos más conocidas de San Francisco. Tras un duro proceso de asimilación de su nueva realidad familiar, Helen lograba salir de la casa de su yerno esquivando a la prensa sensacionalista disfrazándose de un transexual que actuaba en el club y que bailaba, como parte del espectáculo, la canción We´re Family.
Convertida en una secundaria de lujo, Dianne decidió adoptar a su segunda hija, Lily. La actriz finalizó la década con un par de intervenciones en Prácticamente magia, donde interpretaba a una tía bruja de Sandra Bullock y Nicole Kidman, y en El hombre que susurraba a los caballos, donde se puso en la piel de una ranchera que velaba por el futuro sentimental de una mujer casada que se enamoraba de su cuñado, un domador de caballos.
Durante los primeros años de la década siguiente Dianne se acomodó en la pequeña pantalla - en la serie Law & Order- hasta que decidió doblar la voz de uno de los personajes de la cinta de animación Robots. En 2005 estrenó en BroadwayMemory House.
Wiest en el Concierto del Día Nacional de los Caídos en Washington D. C., 24 de mayo de 2009.
Entre 2008 y 2009 interpretó a la terapeuta de Gabriel Byrne en la serie de la HBOIn treatment, por la que recibió, entre otros, su segundo premio Emmy, así como una nominación a los Globo de Oro. Compagina la serie con su trabajo en la obra Todos eran mis hijos (2008), estrenada con éxito en Broadway, y donde compartió escenario con John Lithgow.
Al año siguiente protagoniza junto a Nicole Kidman Rabbit Hole (2010), película que se estrenó en el Festival Internacional de Cine de Toronto y cuyo argumento gira en torno a un matrimonio (interpretado por Kidman y Aaron Eckhart) que trata de superar la muerte de su hijo a causa de un accidente de coche.
