Entra in contatto col mondo del cinema quando TF1 la chiama per sceneggiare un film TV in seguito alla pubblicazione del suo primo romanzo di fiction, nel 2007. Conosce poco dopo il regista Cédric Jimenez, che diventerà suo marito. Diwan co-sceneggerà tutti film di quest'ultimo, venendo candidata ai premi Lumière per il copione di "French Connection" (2014), fino a concorrere alla 78ª Mostra internazionale d'arte cinematografica di Venezia col suo secondo film da regista, "L'Événement".