El 15 de febrero de 1931 se convirtió en el primer francés de raza negra que debutó con la selección de fútbol de Francia, en un partido amistoso frente en el estadio de Colombes. Pese a esa convocatoria, el jugador no se consolidó en el seleccionado y no participó en la Copa Mundial de Fútbol de 1934. Diagne se consolidó en el Racing Club como uno de sus titulares, y cuando se creó la Liga profesional de fútbol en 1932, permaneció en el equipo. De hecho, fue el primer jugador del Racing Club que marcó un gol en la Liga francesa.