Diffie fikk en æresdoktorgrad fra ETH i Zürich i 1992. Han er også medlem av Marconi Foundation og «visiting fellow» av Isaac Newton Institute. Han har mottatt flere utmerkelser fra andre organisasjoner. I juli 2008 ble han tildelt graden «Doctor of Science» (Honoris Causa) ved Royal Holloway, University of London. Han ble også tildelt «IEEE Donald G. Fink Prize Paper-Award» i 1981 (sammen med Martin Helmann), «Franklin Institutes Louis E. Levy Medal» i 1997, en «Golden Jubilee Award for Technological Innovation» fra «IEEE Information Theory Society» i 1998, og «IEEE Richard W. Hamming Medal» i 2010.