Fue seleccionado por Cleveland Cavaliers en la octava posición del Draft de la NBA de 2001, jugando 193 partidos en su cuatro primeras temporadas con los Cavs, y promediando 1.6 puntos, 2.6 rebotes y 0.8 tapones en 10.8 minutos de juego. Debido a problemas de salud y lesiones, Diop nunca cumplió en Cleveland con las expectaciones que había sobre él tras su elección en el Draft.