Diez studerte klassisk filologi og moderne språk ved universitetet i hjembyen Gießen og ved universitetet i Göttingen. Fra 1830 til sin død virket han ved universitetet i Bonn. Han viet seg til studiet av de romanske språkene, og forsøkte å anvende Franz Bopps og Jacob Grimms metoder for sammenlignende språkvitenskap på disse språkene. På grunnlag av disse undersøkelsene utga han i 1853 en etymologisk ordbok for de romanske språkene.