Diana Lein estudió la carrera de Psicología en la Universidad Nacional Autónoma de México paralelo a su carrera actoral. Comenzó su carrera a los ocho años en un cortometraje llamado El baile, en su natal Bilbao. Sin embargo, ha desarrollado todo su trabajo en México, a donde llegó en 1989. Participó en más de 20 películas como los largometrajes Asesino en serio (2002), de Antonio Urrutia; Rabioso Sol, Rabioso Cielo (2009), de Julián Hernández; y la cinta de drama del 2004 Adán y Eva (Todavía), dirigida por Iván Ávila Dueñas, en la que desempeñó el rol protagónico. En cuanto a una serie se refiere, Diana Lein actuó en Terminales en el 2008, Bajo el alma del 2011, El Dandy en el 2014, y en 2016 en la serie biográfica de Juan Gabriel Hasta que te conocí, Blue Demon, Atrapada y Maria Magdalena. En 2019 hizo el papel de reparto de Esther Ramírez en la cinta de crimen El complot mongol del director Sebastian del Amo.