دیگو فوتبال را در سانتوس شروع کرد. او در این باشگاه موفق به کسب دو عنوان قهرمانی در لیگ برتر برزیل شد. سپس در سال ۲۰۰۴ به پورتو پیوست. با وجود کسب عناوین زیاد در این باشگاه دچار افت شد. او با مبلغ ۹ میلیون یورو به باشگاه وردربرمن پیوست. در وردربرمن بازی‌های زیبایی از خود به نمایش گذاشت و با درخشش او، وردربرمن به فینال جام یوفا ۲۰۰۹ رسید. او هم‌چنین در سال ۲۰۱۲ به همراه اتلتیکو مادرید موفق به کسب عنوان قهرمانی در لیگ اروپا شد.