Carrera temprana (1999 - 2006):
* Y Tu Mamá También (2001) - Su papel destacado, que le valió el reconocimiento internacional.
* Frida (2002) - Interpretando el papel de Alex, el amante de Frida Kahlo.
* Baile sucio:Noches de La Habana (2004) - Interpretó a Javier, un joven y talentoso bailarín.
* La Terminal (2004) - Un papel menor junto a Tom Hanks.
* Criminal (2004) - Un drama criminal junto a John Travolta.
* Los Tres Entierros de Melquíades Estrada (2005) - Una poderosa actuación como un ganadero mexicano que busca justicia.
Trabajo más reciente (2007-presente):
* Leche (2008) - Un papel secundario en esta aclamada película biográfica.
* Elysium (2013) - Una película de acción y ciencia ficción junto a Matt Damon.
* Rogue One:Una historia de Star Wars (2016) - Un papel importante como el Capitán Cassian Andor.
* Narcos:México (2018-2021) - Un papel protagónico como Miguel Ángel Félix Gallardo.
* Star Wars:Andor (2022-2023) - Repitiendo su papel de Cassian Andor en esta serie de Disney+.
* El Libro de Boba Fett (2022) - Un cameo en esta serie de Disney+.
Otras películas notables:
* Rudo y Cursi (2008) - Una comedia sobre hermanos gemelos que se convierten en futbolistas profesionales.
* Diarios de motocicleta (2004) - Una película biográfica sobre los primeros viajes del Che Guevara.
* Érase una vez en México (2003) - Un papel en esta película de acción.
Esta no es una lista exhaustiva, pero destaca algunos de los papeles más populares y aclamados de Diego Luna. Es un actor polifacético que ha trabajado en diferentes géneros y lenguajes, consolidándose como una figura destacada del cine internacional.