V Portsmouth dostal číslo dresu 6. Přiznal že odešel do Portsmouthu, aby se dostal do výběru francouzské reprezentace na EURO 2008. Svůj první zápas si zahrál proti Derby County a pomohl k výhře 3:1. Za Portsmouth poprvé skóroval v zápase FA Cupu proti Plymouth Argyle FC. O dva týdny pozdějš skóroval v Premier League proti Boltonu. Diarra v žádném zápase FA Cupu nechyběl ani minutu a výrazně tak pomohl Portsmouthu k zisku nejstarší fotbalové trofeje na světě, tedy poháru FA Cup. Na konci sezony byl nominován na EURO 2008. Na začátku nové sezony neproměnil v penaltovém rozstřelu v zápase Community Shield proti Manchesteru United penaltu a Manchester United nakonec triumfoval. 18. září 2008 vstřelil svou první branku v zápase Poháru UEFA proti Vitória Guimaraes. Svou první červenou kartu v Premier League dostal v zápase proti Tottenhamu (po dvou žlutých kartách v utkání). V polovině prosince 2008 přijalo vedení Portsmouthu nabídku Realu Madrid a Diarra se stěhoval do Realu za 20mil. eur.