Début de carrière (1999 - 2006) :
* Y Tu Mamá También (2001) - Son rôle marquant, qui lui vaut une reconnaissance internationale.
* Frida (2002) - Jouant le rôle d'Alex, l'amant de Frida Kahlo.
* Dirty Dancing :les nuits de La Havane (2004) - Il incarne Javier, un jeune danseur talentueux.
* Le terminal (2004) - Un plus petit rôle aux côtés de Tom Hanks.
* Criminel (2004) - Un drame policier aux côtés de John Travolta.
* Les trois enterrements de Melquiades Estrada (2005) - Une performance puissante dans le rôle d'un éleveur mexicain en quête de justice.
Travail plus récent (2007 - présent) :
* Lait (2008) - Un second rôle dans ce biopic acclamé.
* Élysée (2013) - Un film d'action de science-fiction aux côtés de Matt Damon.
* Rogue One :Une histoire de Star Wars (2016) - Un rôle majeur en tant que capitaine Cassian Andor.
* Narcos :Mexique (2018-2021) - Un rôle principal dans le rôle de Miguel Ángel Félix Gallardo.
* Star Wars :Andor (2022-2023) - Reprenant son rôle de Cassian Andor dans cette série Disney+.
* Le livre de Boba Fett (2022) – Une apparition dans cette série Disney+.
Autres films notables :
* Rudo et Cursi (2008) - Une comédie sur des frères jumeaux qui deviennent footballeurs professionnels.
* Les journaux de moto (2004) - Un biopic sur les premiers voyages de Che Guevara.
* Il était une fois au Mexique (2003) - Un rôle dans ce film d'action.
Il ne s'agit pas d'une liste exhaustive, mais elle met en évidence certains des rôles les plus populaires et les plus acclamés de Diego Luna. C'est un acteur polyvalent qui a travaillé dans différents genres et langues, s'imposant comme une figure de proue du cinéma international.