Før han kom til Ascoli, spilte Di Biagio for SS Lazio (1988–89), AC Monza Brianza 1912 (1989–92), Foggia Calcio (1992–95), AS Roma (1995–99), Internazionale (1999–2003) og Brescia Calcio (2003–2006). Han spilte 31 landskamper for og scoret to mål. Han spilte for landet under VM 1998 og VM 2002, samt i EM 2000, der han scoret i straffesparkkonkurransen i semifinalen mot , og dermed bidro til at Italia nådde finalen. Dette var det første straffesparket Di Biagio tok etter den ulykksalige bommen i kvartfinalen under VM 1998. ledet straffesparkkonkurransen med 4-3 da Di Biagio satte det femte og siste av Italias straffespark hardt i tverrliggeren.