Взяла в качестве артистического псевдонима девичью фамилию матери.

В 1969 году вышла на сцену в культовом мюзикле «Волосы». Тогда же началось сотрудничество с Вуди Алленом, кульминацией которого стала заглавная роль в оскароносной комедии «Анни Холл» (1977).

После расставания с Алленом (отношения с которым развивались и за пределами съемочной площадки), Китон сблизилась с Уорреном Битти.

Помимо достижений в мире кино, Китон известна своим резко отрицательным отношением к пластической хирургии. С 2006 года она является лицом косметической фирмы «L`Oreal».

Настоящее имя — Дайан Холл (Diane Hall)

Драматическое искусство она изучала в колледже Санта-Аны, затем — в школе при театре `Neighbourhood Playhouse` в Нью-Йорке.

У Дайан Китон двое приемных детей — 14-летняя дочь Декстер и 8-летний сын Дюк, которых она воспитывает одна.