En 2001, Stéphane Diagana se classe troisième de la coupe d'Europe des nations, derrière Fabrizio Mori et le Polonais Marek Plawgo, avant de décrocher son septième titre national en plein air, sur , à l'occasion des championnats de France 2001 à Saint-Étienne. Il établit son meilleur temps de l'année sur 400 m haies le lors du meeting de Lausanne, en . Mais, victime d'une blessure à la cheville droite, il est contraint de déclarer forfait pour le 400 m haies des championnats du monde 2001 se déroulant à Edmonton, au Canada. Il participe seulement à l'épreuve du 4 × 400 mètres mais est éliminé dès les séries.