Diogu został wybrany z numerem 9 w pierwszej rundzie draftu NBA w 2005 przez Golden State Warriors. 23 grudnia 2005 ustanowił swój rekord w liczbie zdobytych punktów, uzyskując ich 27 w meczu przeciwko Detroit Pistons. 17 stycznia 2007 wziął udział w wymianie między Warriors a Paceres. Do klubu z Indiany wraz z nim trafili Mike Dunleavy, Troy Murphy oraz Keith McLeod. W drugą stronę powędrowali Stephen Jackson, Al Harrington, Šarūnas Jasikevičius i Josh Powell. 26 czerwca 2008 Diogu został wymieniony do Portland Trail Blazers wraz z prawami w drafcie do Jerryda Baylessa. Do Indiany trafi Jarrett Jack, Josh McRoberts oraz prawa w drafcie do Brandona Rusha. 18 lutego 2009 trafił do Sacramento Kings. 29 lipca 2009 Ike Diogu podpisał kontrakt z New Orleans Hornets, jednak nigdy nie wystąpił w jego barwach. Diogu podpisał kontrakt z Detroit Pistons 27 września 2010. 20 października 2010 został zwolniony przez klub. 22 grudnia 2010 Diogu podpisał kontrakt z Los Angeles Clippers. 3 stycznia 2012 Diogu dołączył do zespołu San Antonio Spurs. 11 stycznia 2012, po zagraniu w dwóch meczach, został zwolniony.