Nome d'arte di Diane Hall, attrice e regista statunitense. Molto legata a una caratterizzazione della donna indipendente, timida e vagamente nevrotica, abile nell'alternare registri brillanti e intimisti, esordisce in Amanti e altri estranei (1970) di C. Howard per poi interpretare la moglie di Al Pacino in Il Padrino (1972) di Francis Ford Coppola. Lo stesso anno mostra tutto il suo talento comico recitando a fianco dell'allora suo compagno Woody Allen in Provaci ancora, Sam di H. Ross. Il sodalizio con il regista e attore newyorkese la porta a essere la protagonista dei film diretti da Allen negli anni '70, da Amore e guerra (1975) a Io e Annie (1977, Oscar come migliore attrice) a Manhattan (1979). Nel 1981 è in Spara alla luna di A. Parker e in Reds, diretto dal suo nuovo partner Warren Beatty. La sua carriera in seguito conosce alti e bassi: nel 1987 dirige il documentaristico Paradiso e nel 1993 recita ancora con Allen in Misterioso omicidio a Manhattan per poi tornare dietro la macchina da presa in alcune serie televisive. Nel 1995 è regista di Eroi di tutti i giorni che, con la sua galleria di personaggi stralunati e accattivanti e l'alternanza fra comicità cerebrale e venature drammatiche, sembra condensare la sua intera carriera. Nello stesso anno ottiene un grande successo recitando a fianco di Bette Midler e Goldie Hawn nell'ironica commedia sul femminismo Il club delle prime mogli di H. Wilson. Nel 2000 dirige e interpreta, a fianco di M. Ryan, G. Hawn e W. Matthau, l'intelligente commedia Avviso di chiamata e nel 2003 interpreta al fianco di Jack Nicholson Tutto può succedere, divertente commedia sul sesso nella terza età.
Ricordiamo ancora: Natale all'improvviso (Love the Coopers), regia di Jessie Nelson (2015); Appuntamento al parco (Hampstead), regia di Joel Hopkins (2017); Book Club - Tutto può succedere (Book Club), regia di Bill Holderman (2018).
Tra i suoi numerosi premi, il Golden Globe e l'Academy Award. È autrice del best seller del New York Times Then Again (in Italia Oggi come allora, Mondadori 2011) e della raccolta di saggi Let's Just Say It Wasn't Pretty.
Del 2020 il doloroso libro autobiografico Brother & Sister: A Memoir (Penguin Random House) che racconta la vita del fratello.
Diane Keaton è scomparsa l'11 ottobre 2025.