Diane Keaton recibió un Premio de la Academia como mejor actriz por Annie Hall de Woody Allen. Ha conseguido otras dos nominaciones como mejor actriz, por Reds (Rojos) y por La habitación de Marvin, y, a lo largo de las tres décadas que abarca su carrera, ha destacado por su excelencia y su versatilidad en la gran pantalla y en la televisión - como actriz, directora y productora.

En Cuando menos te lo esperas Keaton vuelve a trabajar con Meyers, con la que había trabajado en las populares comedias Baby, tú vales mucho, El padre de la novia y su secuela.

Keaton, que nació en California, estudió interpretación en el Neighborhood Playhouse de Sanford Meisner en Nueva York. Después de su primer papel importante en Broadway en Hair, Woody Allen la eligió para su comedia en Broadway Sueños de seductor, que volvió a interpretar en el gran pantalla, justo después de hacer su debut en el cine en Lovers and Other Strangers. En 1972, Francis Ford Coppola la eligió para el papel de Kay Corleone en El padrino, un papel que retomaría en El padrino, Parte II y El padrino, Parte III.

La relación creativa de Keaton con Woody Allen dio lugar a algunas de las obras más notables del realizador como El dormilón, La última noche de Boris Grushenko y Annie Hall, un papel que le supuso el Oscar, el Globo de Oro y los premios de la BAFTA, del New York Film Critics Circle, de la National Society of Film Critics y de la National Board of Review. También trabajó con Allen en Interiores, Manhattan, Días de radio y Misterioso asesinato en Manhattan. En 1977, Keaton fue nominada para un segundo Globo de Oro por Buscando al Sr. Goodbar.

Recibió una segunda nominación a los Premios de la Academia por Reds (Rojos) junto a Warren Beatty, así como otra nominación a los Globos de Oro. Recibió una tercera nominación a los Oscar por La habitación de Marvin, y nominaciones a los Globos de Oro por sus interpretaciones en Después del amor de Alan Parker, Mrs. Soffel, una historia real de Gillian Armstrong, Baby, tú vales mucho, Misterioso asesinato en Manhattan y por la película de televisión "Amelia Earhart: The Final Flight". Entre las restantes películas de Keaton figuran La chica del tambor, Crímenes del corazón, El precio de la pasión, The Lemon Sisters (de la que también fue productora), El club de las primeras esposas, Aprendiendo a vivir (The Other Sister) y Enredos de sociedad.

El primer trabajo de Keaton como directora fue el poco convencional documental Heaven, al que siguieron episodios de las populares series "China Beach" y "Twin Peaks", así como "The Girl with the Crazy Brother" (un programa especial por el que obtuvo una nominación a los Emmy como mejor directora) y "Wildflower", con Patricia Arquette (que consiguió un premio Cable Ace por su interpretación). También dirigió Unstrung Heroes, elogiada por la crítica, así como la comedia Colgadas, en la que intervino junto a Meg Ryan, Lisa Kudrow y Walter Matthau. Más recientemente, Keaton ha dirigido y actuado como productora ejecutiva del episodio piloto de televisión "Pasadena". Este año actuó como productora ejecutiva de Elephant de Gus Van Sant, que consiguió la Palma de Oro en Cannes.

El libro más reciente de Keaton ha sido Clown Paintings. También es autora de Mr. Salesman, Local News, Still Life y Reservations.

Keaton vive y trabaja en Los Angeles.