Diane Kruger passe sa jeunesse en Allemagne, avant d'étudier la danse à Londres en intégrant le Royal Ballet. Elle revient ensuite dans son pays natal et mène une carrière de mannequin dans toute l'Europe. Sur la suggestion de Luc Besson, elle prend des cours d'art dramatique à l'Ecole Florent à Paris, et y remporte le Prix Classe Libre de la meilleure comédienne.

Elle entame sa carrière d'actrice au cinéma en 2002 dans l'inédit THE PIANO PLAYER de Jean-Pierre Roux avec Christophe Lambert et Dennis Hopper, NI POUR, NI CONTRE (BIEN AU CONTRAIRE) de Cédric Klapisch, et MON IDOLE sous la direction de son compagnon du moment Guillaume Canet, qui la lance.

Puis elle séduit MICHEL VAILLANT de Louis-Pascal Couvelaire (2003), avec Sagamore Stévenin, et retrouve Canet dans une scène du NARCO de Tristan Aurouet & Gilles Lellouche (2004), dans la chronique pacifiste de la Grande Guerre JOYEUX NOËL de Christian Carion (2005) et furtivement dans L'AFFAIRE FAREWELL du même Carion (2009).

Remarquée pour sa plastique aux accents de glamour classique et pour ses talents polyglottes, elle répond aux propositions américaines, pour le blockbuster antique TROIE de Wolfgang Petersen (2004), où elle est Hélène, pour le tendu RENCONTRE À WICKER PARK de Paul McGuigan (2004) d'après L'APPARTEMENT de Gilles Mimouni, et pour la saga épique à succès BENJAMIN GATES de Jon Turteltaub (2004-07) avec Nicolas Cage.

Elle continue de franchir les frontières, les genres et les époques, et devient vedette internationale grâce à COPYING BEETHOVEN d'Agnieszka Holland (2006), LES BRIGADES DU TIGRE de Jérôme Cornuau (2006), GOODBYE BAFANA de Bille August (2007), L'ÄGE DES TÉNÈBRES de Denys Arcand (2007), THE HUNTING PARTY de Richard Shepard (2007), INGLOURIOUS BASTERDS de Quentin Tarantino (2009, photo), MR. NOBODY de Jaco Van Dormael (2009), INHALE de Baltasar Kormakur (2010), SANS IDENTITÉ de Jaume Collet-Serra (2011) et FORCES SPÉCIALES de Stéphane Rybojad (2011), face à Ed Harris, Richard Gere, Brad Pitt, Jared Leto, Dermot Mulroney, Liam Neeson ou Djimon Hounsou.

Elle touche aussi dans les ombres et la lumière de deux premiers longs métrages français, POUR ELLE de Fred Cavayé (2008), où elle est une innocente accusée, incarcérée, et sauvée par l'amour absolu de son homme (Vincent Lindon), et FRANKIE de Fabienne Berthaud (2006), qu'elle coproduit et où elle tient le rôle-titre d'un mannequin qui déraille et se retrouve internée. Elle retrouve la cinéaste pour le duo sororal PIEDS NUS DANS LES LIMACES (2010) avec Ludivine Sagnier.

Elle prête sa voix pour la fantaisie urbaine et animée LASCARS d'Emmanuel Klotz & Albert Pereira-Lazaro (2009).