Американська акторка та продюсерка. Народилася й виросла в Голлівуді, штат Каліфорнія. У вісімнадцять років Бейкер переїхала до Нью-Йорка. Дебютувала на великому екрані у фільмі 1959 року «Щоденник Анни Франк», виконавши в ньому роль Марго Франк, сестри головної героїні.

У 1964 році вона знялася у фільмі Альфреда Гічкока «Марні», а наступного року зіграла головну роль у трилері «Міраж». Починаючи із сімдесятих років, кар'єра Даян Бейкер стає менш успішною, і вона здебільшого з'являється на телебаченні. У 1976 році вона відкрила власну виробничу студію Artemis Productions, яка вже наступного року випустила телефільм для каналу ABC.

Бейкер працювала як продюсерка, а на початку дев'яностих повернулася на великий екран, виконуючи ролі другого плану в таких фільмах як «Мовчання ягнят» (1991), «Двадцять доларів» (1993), «Мережа» (1995), «Кабельник» (1996), «Мужність у бою» (1996) і «Вбивство в Білому домі» (1997).

У період між 2005–2012 роками вона грала роль матері головного героя телесеріалу «Доктор Хаус».