Im Hofspielhaus war sie in der Eigenproduktion Jedermann zu sehen.
Diana Marie Müller debütierte nach Abschluss ihrer Schauspielausbildung in München in der Titelrolle Momo am Theater Oberhausen. Noch während ihrer Ausbildung war sie an den Kammerspielen München sowie bei der Eröffnung der Salzburger Festspiele zu erleben. Es folgten Engagements u. a. am Staatstheater Nürnberg, am Ohnsorg Theater Hamburg, am Metropoltheater München, in Österreich am Stadttheater Klagenfurt, am Landestheater Linz und am Landestheater Salzburg, dort u.a. als Franziska in Minna von Barnhelm unter der Regie von Astrid Großgasteiger. Darüber hinaus engagiert sie sich bereits seit 2011 bei den Actors for Human Rights, um auf weltweite Verletzungen der Menschenrechte aufmerksam zu machen.
Sie war Teil der Hauptbesetzung der schwäbischen Erfolgsserie Die Kirche bleibt im Dorf und ist regelmäßig in Kino und TV zu sehen. Einige der Filme feierten ihre Premieren auf internationalen Filmfestivals u.a. bei den Filmfestspielen in Cannes, der Berlinale und auf dem Filmfest München, so auch der mehrfach ausgezeichnete Polizeiruf 110 – Cassandras Warnung in der Regie von Dominik Graf. Zuletzt stand sie als Polizistin der Spurensicherung für den Stuttgarter Tatort vor der Kamera.
Als Sprecherin leiht sie ihre Stimme anspruchsvollen ARTE-Produktionen und ist zudem in erfolgreichen Film- und Serien-Formaten als Synchronsprecherin zu hören, darunter Game of Thrones, Law & Order und Black Mirror.