Дайан Хайдкрюгер родилась 15 июля 1976 года в посёлке Альгермиссен, Германия. Её мать Мария-Тереза Хайдкрюгер была простым банковским служащим, а отец Ганс-Хайнрих Хайдкрюгер, компьютерным специалистом. У Дайан также есть младший брат Штефан.

Будучи ещё совсем маленькой, Дайан начала заниматься балетом. Благодаря своим стараниям она оказалась на рекламных плакатах школы. Вскоре юная Дайан была замечена, и после усердных тренировок в возрасте 11 лет ей предложили отправиться в Лондон, чтобы продолжить занятия в королевской балетной школе. Уже через два года она имела четвёртый разряд. Но, к сожалению, Дайан получила травму колена и не смогла стать в будущем профессиональной балериной.
В 1989 году Крюгер вернулась обратно в Германию и в этом же году родители Дайан развелись. После чего Марии-Терезе пришлось воспитывать двух детей одной. Поэтому в перерывах между занятиями в школе, юной Дайан приходилось разносить почту и подрабатывать в пиццерии. С отцом актриса не общается уже на протяжении многих лет.

В 1991 году Дайан начала модельную карьеру. Она приняла участие в престижном конкурсе «Внешность года» по итогам которого, будущая модель и актриса заняла первое место. Именно это событие стало переломным в карьере Дайан как фотомодели. Вскоре она подписала контракт с одним из самых успешных агентств «Elite» и начала представлять одежду и парфюмерию многих известных торговых марок, в числе которых были «Christian Dior», «Yves Saint Laurent», «Jil Sander», «Dolce & Gabbana», «Armani».

Крюгер понимала, что карьера модели не может длится слишком долго, поэтому она решила попробовать себя в киноискусстве. В 1997 году она приняла участие в кастинге фильма «Пятый элемент» французского режиссёра Люка Бессона. Но из-за того, что Дайан в то время не очень хорошо владела французским языком, роль в фильме ей не досталась. Однако именно Люк Бессон сыграл большую роль в актёрской карьере Дайаны, он посоветовал ей бросить модельный бизнес и всерьёз заняться актёрской профессией, так как считал, что её ждало блестящее будущее как актрисы. Помимо этого Люк порекомендовал ей переехать в Париж и взять псевдоним Крюгер, вместо Хайдкрюгер. Там Диана Крюгер начала обучаться актёрскому мастерству в специализированной школе «Cours Florent». После усердных занятий в 2002 году она стала лучшей на курсе.

Дебют молодой актрисы состоялся в 2002 году, когда она сыграла роль Эрики в независимой малобюджетной кинопостановке «Виртуоз» режиссёра Жана-Пьерра Ру с Деннисом Хоппером и Кристофером Ламбертом в главных ролях. Затем последовала эпизодическая роль девушки по вызову в криминальном фильме французского режиссёра Седрика Клапиша «Ни за, ни против (а совсем наоборот)».

Мировую известность актрисе принёс 2004 год, когда она снялась в четырёх фильмах. Во время съёмок в её первой американской картине Пола МакГигана «Одержимость», где она сыграла одну из главных ролей Лизу вместе с такими актёрами, как Джош Хартнетт, Роуз Бирн и Мэттью Лиллард, Дайан Крюгер также прошла кастинг на роль Елены Прекрасной в историческом фильме Вольфганга Петерсена «Троя». Этот фильм стал лучшим фильмом года и претендовал на премию «Оскар» в номинации «Лучшие костюмы», а после премьеры пресса назвала Дайану «Открытием Голливуда».

В октябре 2004 года на экраны вышел совместный фильм актрисы и её мужа  «Глюк». Но в отличие от Гийома Кане, который сыграл главную роль в фильме, Диане досталась второстепенная роль девушки, работающей в ночном клубе, также в картине принял участие Жан-Клод Ван Дамм. После последовала главная роль в приключенческом фильме Джона Тартелтауба «Сокровище нации», вышедшего на экраны в самом конце года. Дайана исполнила роль Эбигейл Чейз - искательницы сокровищ и подруги Бенджамина Гейтса, которого сыграл Николас Кейдж. Фильм оказался успешным не только в прокате, но и для самой Дайаны, так как по мнению многих зрителей ей удалось затмить даже Николаса Кейджа. В 2005 году за эту роль Диана получила номинацию на премию «Сатурн», которая вручается Академией научной фантастики, фэнтези и фильмов ужасов.

Самой успешной работой Дайаны в том году была военная драма «Счастливого Рождества» французского режиссёра Кристиана Кариона. Актриса сыграла роль певицы Анны Соренсен, которая во время Первой мировой войны отправилась на фронт к мужу. Фильм получил номинации в категории «Лучший иностранный фильм» на такие престижные награды как «Оскар» и «Золотой глобус».

Актрисе выпала огромная честь, стать ведущей на церемонии открытия и закрытия 60-го Каннского кинофестиваля. Несмотря на успешное начало актёрской карьеры, Дайан не покинула модельный бизнес и осенью 2004 года представила коллекцию модельера Луи Виттона. Кроме этого актриса периодически участвует в показах одежды и появляется на обложках известных журналов мира. В декабре 2007 года её фотография была размещена на обложке популярного женского журнала «Космополитан». Актрисе выпала огромная честь, стать ведущей на церемонии открытия и закрытия 60-го Каннского кинофестиваля.

В 2012 году Диану Крюгер пригласили на роль Ищейки в фильм «Гостья» по роману Стефани Майер. Премьера ленты состоялась 29 марта 2013 года. В 2017 году актриса появилась в главной роли в фильме «На пределе». Ее лучшими работами в кино считаются фильмы «Троя», «Господин Никто», «Одержимость», «Бесславные ублюдки», «Счастливого Рождества» и многие другие.

Актриса вышла замуж за французского актёра и режиссёра Гийома Кане 1 сентября 2001 года. Они познакомились на дружеской вечеринке в одном из парижских клубов. Но после пяти лет совместной жизни в 2006 году они развелись. С июня 2006 года Дайан встречается с актёром Джошуа Джексоном. В июле 2016 года они расстались после 10 лет отношений. С 2017 года встречается с американским актёром Норманом Ридусом.