Zgodnja kariera (1999–2006):
* Y Tu Mamá También (2001) - Njegova prodorna vloga, ki mu je prinesla mednarodno priznanje.
* Frida (2002) - igra vlogo Alexa, ljubimca Fride Kahlo.
* Umazani ples:Havanske noči (2004) - Igral je Javierja, nadarjenega mladega plesalca.
* Terminal (2004) - Manjša vloga ob Tomu Hanksu.
* Kriminalec (2004) - kriminalna drama z Johnom Travolto.
* Trije pokopi Melquiadesa Estrade (2005) - Močna predstava mehiškega rančerja, ki išče pravico.
Novejša dela (2007 - danes):
* Mleko (2008) - Stranska vloga v tem hvaljenem biografskem filmu.
* Elysium (2013) - znanstvenofantastični akcijski film z Mattom Damonom.
* Rogue One:Zgodba Vojne zvezd (2016) - Glavna vloga kapitana Cassiana Andorja.
* Narcos:Mehika (2018-2021) - Glavna vloga Miguela Ángela Félixa Gallarda.
* Vojna zvezd:Andor (2022-2023) – Ponovno nastopa v vlogi Cassiana Andorja v tej seriji Disney+.
* Knjiga Bobe Fetta (2022) – Kameo nastop v tej seriji Disney+.
Drugi pomembni filmi:
* Rudo y Cursi (2008) - Komedija o bratih dvojčkih, ki postanejo profesionalni nogometaši.
* Motociklistični dnevniki (2004) - Biografski film o zgodnjih potovanjih Che Guevare.
* Bilo je nekoč v Mehiki (2003) - Del v tem akcijskem filmu.
To ni izčrpen seznam, vendar poudarja nekatere najbolj priljubljene in hvaljene vloge Diega Lune. Je vsestranski igralec, ki je delal v različnih žanrih in jezikih ter se uveljavil kot vodilna osebnost mednarodne kinematografije.