Attore messicano piovuto sul cinema internazionale grazie alla pellicola sensuale, esotica e d'autore di Alfonso Cuarón Y tu mamá también, per il quale ruolo di un adolescente impegnato in un on the road con il suo migliore amico e una donna adulta, viene ancora e meritatamente elogiato a oltranza. Tenuto d'occhio da Hollywood, che però gli offre quasi sempre i soliti latin characters, salva la sua carriera dalla mediocrità delle opportunità lavorative, ritornando al cinema indie messicano.

Orfano di madre a due anni
Diego Luna nasce il 29 dicembre 1979 a Città del Messico, dalla costumista inglese Fiona Alexander e dallo scenografo Alejandro Luna. Fin da subito, quindi, è a stretto contatto con il mondo dello spettacolo.
Purtroppo un grave lutto colpisce la sua vita. All'età di due anni, sua madre muore in un incidente stradale. Il padre, rimasto vedovo, cerca di farlo crescere nel migliore dei modi possibili e lo fa stimolando continuamente il suo interesse e rivolgendolo principalmente al mondo del cinema, all'interno del quale troverà un amico: Gael García Bernal. Figura chiave anche della sua carriera, visto che affronterà al suo fianco non solo uno dei film più importanti della sua vita (per l'appunto Y tu mamá también), ma anche l'esperienza di fondatore della casa di produzione cinematografica Canana Films.

Le telenovelas
Incoraggiato da suo padre, già da adolescente, partecipa a diverse telenovelas (Un amore di nonno, El Premio mayor, El Amor de mi vida, La vida en el espejo), prima di passare al grande schermo.

I film messicani
Nel 1991, è il protagonista del cortometraggio El Último fin de año, successivamente lo si vedrà anche in lungometraggi come: Soldati di Salamina di David Trueba, Ámbar (1994) di Luis Estrada, l'horror Il cacciatore delle tenebre (2001) di Tommy Lee Wallace, Todo el poder (1999) di Fernando Sarinana, El Cometa (1999) di Marisa Sistach, Un Hilito de sangre (1995) di Erwin Neumaier e Un Dulce olor a muerte (1999) di Gabriel Retes. Tutti titoli che sanciscono la sua popolarità a livello nazionale.

Il successo internazionale
Quella internazionale avviene invece con il successo della pellicola di Alfonso Cuarón Y tu mamá también, che gli fa ottenere il premio Marcello Mastroianni al Festival di Venezia.

I film americani
Notato dall'industria cinematografica americana, viene immediatamente messo sotto contratto per altre pellicole che, purtroppo, non esaltano le sue doti drammatiche, né risultano essere così rilevanti per il pubblico. La prima scelta errata è Dirty Dancing 2 (2003) di Guy Ferland. Ancora troppo forte il segno di Patrick Swayze nel cinema e Luna è artisticamente troppo immaturo per cancellarlo od oscurarlo, ricalcandone i ballerini passi. Seguono Terra di confine - Open Range (2003) di Kevin Costner, Frida (2002) di Julie Taymor (dove però tutta l'attenzione è su una straordinaria Salma Hayek), il drammatico Prima che sia notte (2000) di Julian Schnabel e, infine, The Terminal (2003) di Steven Spielberg. Si tratta per lo più di piccoli ruoli di contorno. Molto marginali.

Il ritorno al cinema messicano
Tornato al cinema messicano, abbraccia nuovamente il genere indie con Nicotina (2003) di Hugo Rodríguez e Only God Knows di Carlos Bolado, con Alice Braga. Finalmente, dei ruoli da protagonista (anche artisticamente difficili da interpretare) che riescono a non demotivarlo professionalmente e che lo porteranno a vincere, per esempio, il Goya come miglior attore protagonista (Solo quiero caminar, 2008).

Il cammino teatrale
Sempre per andare incontro a questa esigenza artistica, sceglie il teatro, facendosi interprete di opere di Molière e Shakespeare.

Di nuovo, l'America
Ma quello con l'America non è un addio. Così, nel 2008, eccolo in Milk (2008) di Gus Van Sant, dove interpreta il realmente esistito Jack Lira, uno degli amanti di Harvey Milk e poi entra nel cast di Star Wars, Rogue One: A Star Wars Story.

Videoclip
Nel 2011, appare nel videoclip di Katy Perry "The One That Got Away".

Doppiaggio
Impegnato nel doppiaggio del lungometraggio animato Il libro della vita (2014), canta con Zoe Saldana la canzone "No Matter Where You Are".

Vita privata
Diego Luna è stato sposato con l'attrice e cantante messicana Camila Sodi, conosciuta sul set di El búfalo de la noche (2007), dalla quale ha avuto due figli, Jerónimo e Fiona. Il matrimonio è durato dal 2008 al 2014. È uno dei migliori amici di Romola Garai.