Diehl war von 1999 bis 2016 mit der Schauspielerin Julia Malik verheiratet. Er spielte mit ihr zusammen im Mai 2008 bei den Ruhrfestspielen Recklinghausen.[1] Im Mai 2009 wurde ihr erstes Kind, eine Tochter, in Berlin geboren. Ihr zweites Kind, ein Junge, wurde 2012 geboren.
Seine erste Filmarbeit, die Hauptrolle als Computerhacker Karl Koch im Kinofilm 23 – Nichts ist so wie es scheint aus dem Jahr 1998, brachte ihm Bekanntheit und den Deutschen Filmpreis als bester Darsteller ein. Es folgten zahlreiche weitere Filmrollen sowie Theaterarbeiten an den großen deutschsprachigen Bühnen, für die er weitere Auszeichnungen erhielt. In dem Filmdrama Was nützt die Liebe in Gedanken (Kinostart: November 2004) basierend auf der Steglitzer Schülertragödie 1927 spielte er, an der Seite von Daniel Brühl, die Rolle des 19-jährigen Oberschülers Günther Scheller.
In Quentin TarantinosOscar-prämiertem Film Inglourious Basterds hatte Diehl 2009 eine größere Rolle als SS-Sturmbannführer Dieter Hellstrom. Im amerikanischen Actionthriller Salt, der im August 2010 in die Kinos kam, ist Diehl als Ehemann der von Angelina Jolie gespielten Hauptfigur zu sehen.
In der Nacht zum 8. März 2011 unternahm Diehl gemeinsam mit Pete Doherty und einem Unbekannten eine Kneipentour in Regensburg, wo sich beide zu Dreharbeiten für den Film Confession of a Child of the Century aufhielten. Dabei schlugen eine oder mehrere der drei Personen das Schaufenster eines Schallplatten- und CD-Geschäfts in der Altstadt ein und stahlen aus der Dekoration eine Gitarre und eine Schallplatte.[8] Die Polizei ermittelte zunächst wegen eines Einbruchdiebstahls. Die Staatsanwaltschaft Regensburg beantragte dann aber gegen Diehl und Doherty einen Strafbefehl wegen fahrlässigen Vollrausches in Folge des Konsums alkoholischer Getränke oder anderer berauschender Mittel und forderte als Strafe 18.000 Euro in 30 Tagessätzen.[9] Ihr Vorwurf lautete nicht Einbruch, denn dafür seien die Beteiligten zu betrunken gewesen, sondern fahrlässiger Vollrausch. Der zuständige Richter sprach Doherty bereits einen Monat vor der Urteilsverkündung gegen Diehl von dem Vorwurf frei, obwohl der 31-jährige Doherty bei seiner Vernehmung zugegeben hatte, zusammen mit dem 35-jährigen Diehl und einem dritten Mann in der Nacht zum Faschingsdienstag das Schaufenster eines Ladens in der Regensburger Altstadt eingeschlagen zu haben. Diehl selbst war zusätzlich der Diebstahl einer Gitarre und einer Schallplatte vorgeworfen worden. Doch diese habe man in seinem Hotelzimmer nicht gefunden. Die Beute wurde später am Regensburger Domplatz gefunden. Diehl gestand die Tat nicht und berief sich aufgrund der Trunkenheit auf eine Erinnerungslücke. Das Gericht hielt Diehl zugute, dass er bei dem Regensburger Vorfall zum ersten Mal aus der Rolle gefallen und aufgrund der Alkoholisierung ein gemeinsamer Tatplan nicht nachweisbar sei, und sprach ihn in allen Punkten frei.[10][11]
2008: Ein Mond für die Beladenen von Eugene O’Neill, Regie: Frank Hoffmann, mit Hans Diehl, Julia Malik, Marc Limpach und Marco Lorenzini (Ruhrfestspiele Recklinghausen)
1999: Auszeichnung der Zeitschrift Theater heute als Nachwuchsschauspieler des Jahres für seine Rolle als Robin in der Theaterinszenierung Gesäubert von Peter Zadek
Manfred Hobsch, Ralf Krämer, Klaus Rathje: Filmszene D. Die 250 wichtigsten jungen deutschen Stars aus Kino und TV. Schwarzkopf & Schwarzkopf, Berlin 2004, ISBN 3-89602-511-2, S. 95 ff.
↑Kerstin Halstenbach: Das Spielfreude-Gen.derwesten.de, 27. April 2008, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 26. April 2016; abgerufen am 8. März 2013.Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.derwesten.de