Tidlig karriere (1999 - 2006):
* Y Tu Mamá También (2001) - Hans breakout-rolle, hvilket gav ham international anerkendelse.
* Frida (2002) - Spiller rollen som Alex, Frida Kahlos elsker.
* Dirty Dancing:Havana Nights (2004) - Han spillede Javier, en talentfuld ung danser.
* Terminalen (2004) - En mindre rolle sammen med Tom Hanks.
* Kriminel (2004) - Et krimidrama sammen med John Travolta.
* De tre begravelser af Melquiades Estrada (2005) - En kraftfuld præstation som en mexicansk rancher, der søger retfærdighed.
Nyere værker (2007 - i dag):
* Mælk (2008) - En birolle i denne roste biopic.
* Elysium (2013) - En science fiction actionfilm sammen med Matt Damon.
* Rogue One:A Star Wars Story (2016) - En stor rolle som kaptajn Cassian Andor.
* Narcos:Mexico (2018-2021) - En hovedrolle som Miguel Ángel Félix Gallardo.
* Star Wars:Andor (2022-2023) - Gentager sin rolle som Cassian Andor i denne Disney+-serie.
* Boba Fetts bog (2022) - En cameo-optræden i denne Disney+-serie.
Andre bemærkelsesværdige film:
* Rudo y Cursi (2008) - En komedie om tvillingebrødre, der bliver professionelle fodboldspillere.
* The Motorcycle Diaries (2004) - En biopic om Che Guevaras tidlige rejser.
* Der var engang i Mexico (2003) - En del i denne actionfilm.
Dette er ikke en udtømmende liste, men den fremhæver nogle af Diego Lunas mest populære og roste roller. Han er en alsidig skuespiller, der har arbejdet på tværs af forskellige genrer og sprog og etableret sig som en førende skikkelse inden for international film.