Nascido na Cidade do Mexico, filho de Lauro e Astrid, começou sua carreira artística no programa musical Código Fama, onde ficou em quinto lugar. O programa lhe abriu as portas para o mundo das telenovelas infantis mexicanas.

Seu primeiro papel foi na novela Alegrijes y Rebujos (exibida no Brasil entre 2004 e 2005 pelo SBT) da produtora Rosy Ocampo fazendo o papel de Ricardo Sánchez. A novela fez sucesso e o permitiu se apresentar em lugares como o Auditório Nacional, o Palácio de los Desportes, Estádio Azteca, dentre muitos outros.

Posteriormente ele interpretou seu primeiro protagonista na novela Misión S.O.S. como Christian, o que lhe rendeu a nominação a melhor ator infantil nos Prêmio TvyNovelas.

Diego fez participações especiais, foi convidado para UIP (United Internacional Pictures) para prestar sua voz ao personagem de Fermat, filho menor da família Spencer no desenho Thunderbirds, também foi o intérprete da canção oficial da Teleton 2003 e, por último, foi a voz oficial da Visa para as Olimpíadas de Atenas em 2004.

Em 2005, na novela mexicana Rebelde (exibida no Brasil em 2006 pelo SBT) deu vida ao jovem Rocco Bezaury, que assim como Diego, era um apaixonado pela música. Logo após, foi o convidado especial do RBD para abrir os shows de suas duas tours consecutivas, em 2006 e 2007, passando por países da América e da Europa.

No final de 2008 se mudou para Los Angeles com sua família. Diego também aparece no videoclipe da música About You Now de Miranda Cosgrove.

Diego usava o sobrenome ‘González’, mas no fim de 2008 após ter se mudado com a família para Los Angeles adotou o ‘Boneta’ onde começaram a chamá-lo de Diego Boneta, já que é comum a utilização do primeiro e último nome.

Em 2010, Diego faz sua estréia em telas hollywoodianas na série estadunidense 90210, exibida pela CW. Ele interpreta o cantor Javier Luna e tem um affair com Adrianna, personagem da atriz Jessica Lowndes.Também participou em um episódio da série Zeke & Luther transmitido pela Disney XD.

Interpretou Alex Santiago na série Pretty Little Liars transmitida pela a ABC Family nos EUA e pelo canal Boomerang no Brasil. Seu primeiro filme foi Meninas Malvadas 2, apesar da sequência do longa ser bastante criticada, Diego ganhou notoriedade e logo em seguida protagonizou o musical Rock of Ages onde interpretou Drew Boley ao lado de atores prestigiados como Tom Cruise, Catherine Zeta Jones e Julianne Hough. Em 2013, Diego se juntou ao elenco da cinebiografia de Pelé ao lado de Rodrigo Santoro, Seu Jorge e Vincent D’Onofrio. Ele irá viver o italiano José – Inimigo de Pelé – em uma parceria da Imagine Entertainment com o Brasil o filme está em pré-produção e a data de lançamento está prevista para 2014 (Ano da Copa do Mundo).