En 1980, après l'obtention d'une licence de philosophie à la Faculté de lettres de l'Université de Lisbonne, Diogo Dória suit les cours de l'École supérieure de théâtre et de cinéma.
Il débute au théâtre en 1975 et travaille, dès lors, avec les metteurs en scène portugais comme Osório Mateus, Filipe La Féria (pt), Solveig Nordlund (pt), Miguel Guilherme (pt), Jorge Silva Melo ou Luís Miguel Cintra.
Fondateur et directeur du Teatro da Cantina Velha, il a également mis en scène des pièces de Samuel Beckett, Almeida Faria (pt), Robert Pinget, Nathalie Sarraute.
Diogo Dória fait ses débuts au cinéma en 1980 dans un film de Jorge Silva Melo, Passagem ou a Meio Caminho, puis, dans la foulée, tient le rôle de Maximillien Morrel dans la télésuite, Le Comte de Monte-Cristo, de Denys de la Patellière.
Il figure au générique de plus de cinquante films, dont des courts métrages, des téléfilms, quasi exclusivement de réalisateurs portugais. Il a tourné onze fois sous la direction de cinéastes étrangers, outre Denys de la Patellière en 1980, en 1982, dans La Guérilléra, de Pierre Kast, en 1988, dans Les Mendiants, de Benoît Jacquot, en 1990 dans Piano panier de Patricia Plattner, dans Le Trésor des îles Chiennes, de
François-Jacques Ossang, en 1991, dans Duplex, de Michel Lang, dans Jusqu'au bout du monde, de Wim Wenders, en 1992, dans Le Réveillon, c'est à quel étage?, de Serge Korber, en 1993, dans Une famille formidable - Des vacances tourmentées, de Joël Santoni, en 1995, dans Dans la cour des grands, de Florence Strauss et en 1999, dans La Ville des prodiges, de Mario Camus.
Depuis 2006, Diogo Dória est également membre de Mécanosphère (en) et de sa filiale Teatro Stereo Mentale, où il intervient comme artiste-locuteur .