Nasce il 15 novembre 1902 a Borgonovo in Val Bregaglia da Giovanni Giacometti e Annetta Stampa, tredici mesi dopo la nascita del fratello Alberto. Nel 1905, due anni dopo la nascita della sorella Ottilia, la famiglia si trasferisce a Stampa. Alberto monopolizza presto l'attenzione della famiglia per il suo genio artistico. Il fratello Diego, suo più vicino interlocutore, cresce in completa sintonia con la personalità estroversa del fratello maggiore ma, allo stesso tempo, indaga in campi artistici indipendenti. Presto si manifesta in lui una passione per gli animali, da quelli domestici che girano per il borgo a quelli selvatici che osserva durante le escursioni. Prende parte alla tradizione familiare di posare per i ritratti e la "Testa di Diego" dodicenne è la prima scultura di Alberto. Dopo aver frequentato il collegio di Schiers, nel 1919 inizia senza interesse gli studi commerciali che presto abbandona per dedicarsi ai viaggi in varie città europee. Nel 1927 si spinge fino in Algeria e in Egitto. Nel 1925 Diego raggiunge Alberto a Parigi dove resterà, tranne rari intervalli, fino all'ultimo. Nel 1927 i due fratelli si trasferiscono nell'atelier di rue Hippolyte Maindron. La prima occasione di qualche loro guadagno arriva dall'incontro con l'arredatore Jean-Michel Frank che commissiona a Diego e Alberto oggetti di bronzo e gesso per arredamenti di élite. In questo periodo è difficile distinguere quanto fatto dall'uno e dall'altro, ben si mescolano, infatti, la fantasia di Alberto con la sobrietà e l'equilibrio di Diego. Nel 1935, durante un soggiorno estivo nella casa estiva di famiglia a Maloja, viene invitato l'artista Max Ernst che sperimenta la scultura su massi di granito; Diego a sua volta prova questa tecnica abbozzando una testa di serpente e di leone. Nel 1938 Diego riceve commissioni personali: disegna appliques e plafoniere per la nuova sede di Guerlain agli Champs-Elysées.
Intanto Alberto, uscito dalla cerchia di Breton, inizia lo studio del ritratto dal vero e Diego diventa il suo diretto modello e assistente. Si occupa di preparare le armature di sostegno ed esegue i calchi in gesso per le fusioni. Durante la seconda guerra mondiale i due fratelli si separano, Diego si trova a vivere da solo a Parigi. A quarant'anni si iscrive a un corso di scultura all'Accademia Ranson. Finita la guerra Alberto e Diego riprendono l'attività insieme, ma ciascuno con la propria impronta personale. Con la commessa di fioriere e basi per tavoli inizia l'attività di mobiliere. Nel 1948 Matisse gli ordina le lampade per la sua nuova galleria di New York e altri arredi per la villa di Cap Ferrat. Dagli accessori passa a fornire veri mobili come sedie, tavoli, consoles, sgabelli. Nel 1965, quando Alberto chiude i suoi giorni a Coira, Diego è accanto a lui. Dopo la morte del fratello, Diego inizia a investigare sempre più sulle sue doti espressive. I suoi mobili diventano veri e propri oggetti di scultura. In ricordo della sua passione di infanzia, ricomincia a modellare animali: nel 1975 realizza due modelli di elefanti per Pierre Berés. Ormai ottantenne accetta l'ultima grande fatica; l'arredo per il Museo Picasso di Parigi. Muore il 15 giugno del 1985.