Inizi carriera (1999 - 2006):
* Y Tu Mamá También (2001) - Il suo ruolo da protagonista gli è valso il riconoscimento internazionale.
* Frida (2002) – Interpreta il ruolo di Alex, l'amante di Frida Kahlo.
* Danza sporca:Le notti dell'Avana (2004) - Ha interpretato Javier, un giovane ballerino di talento.
* Il terminale (2004) – Un ruolo minore accanto a Tom Hanks.
* Penale (2004) – Un film poliziesco al fianco di John Travolta.
* Le tre sepolture di Melquiades Estrada (2005) – Una performance potente nei panni di un allevatore messicano in cerca di giustizia.
Lavori più recenti (2007-oggi):
* Latte (2008) - Un ruolo secondario in questo acclamato film biografico.
* Elisio (2013) – Un film d'azione di fantascienza al fianco di Matt Damon.
* Rogue One:una storia di Star Wars (2016) – Un ruolo importante come il Capitano Cassian Andor.
* Narcos:Messico (2018-2021) - Un ruolo da protagonista nel ruolo di Miguel Ángel Félix Gallardo.
* Star Wars:Andor (2022-2023) - Riprende il ruolo di Cassian Andor in questa serie Disney+.
* Il libro di Boba Fett (2022) - Un cameo in questa serie Disney+.
Altri film degni di nota:
* Rudo y Cursi (2008) – Una commedia sui fratelli gemelli che diventano calciatori professionisti.
* I diari della motocicletta (2004) – Un film biografico sui primi viaggi di Che Guevara.
* C'era una volta in Messico (2003) - Una parte in questo film d'azione.
Questo non è un elenco esaustivo, ma evidenzia alcuni dei ruoli più famosi e acclamati di Diego Luna. È un attore versatile che ha lavorato attraversando generi e linguaggi diversi, affermandosi come una figura di spicco del cinema internazionale.