Descrição: Começou sua carreira no Botafogo de Ribeirão Preto, onde reside sua família, em 2001, onde disputou diversos torneios internacionais, e em todos foi eleito o melhor goleiro do campeonato. Em 2004 Diego se transferiu para o Atlético-MG para integrar a equipe de juniores, subindo para equipe principal em 2005. Diego ajudou o grupo a conquistar o Brasileirão da Segunda Divisão de 2006 e retornar a elite do futebol brasileiro, sendo um dos destaques da equipe como o melhor goleiro da competição. Em 2007 conquistou o Campeonato Mineiro, em que também foi eleito o melhor goleiro.
Em junho de 2007, foi comprado pelo Almería, da Espanha. Com poucos meses atuando no futebol espanhol, conseguiu um feito histórico: quebrou o recorde do goleiro Iker Casillas, ex-Real Madrid,
ao ficar 618 minutos sem sofrer gols. Considerado pela imprensa espanhola como um dos principais goleiros em atividade no país, conseguiu a façanha de defender o maior número de pênaltis em apenas uma temporada da La Liga: foram 7 defesas em 13 cobranças. Em 2011 transferiu-se ao Valencia. Em abril de 2017, Diego Alves
ampliou o recorde de pênaltis defendidos na história do Campeonato Espanhol, totalizando 24 defesas (em 50 cobranças).
Com passagens pela seleção brasileira, resolveu retornar ao futebol brasileiro para ter mais chances de ir para a Copa do Mundo, acertando em julho com o Flamengo. Logo assumiu a titularidade, mas uma fratura na clavícula o tirou do time na reta final da temporada 2017. Retornou bem em 2018, mas uma nova lesão que comprometeu a sua atuação na semifinal da Copa do Brasil contra o Corinthians e o fez perder a posição de titular com a chegada do técnico Dorival Júnior, o que quase o fez deixar o clube.
Com a mudança de diretoria que culminou na saída de Dorival e chegada de Abel Braga, Diego seguiu no Flamengo em 2019, se tornando uma peça fundamental no ano de grandes conquistas. Em 2020 voltou a sofrer com lesões, perdendo boa parte da campanha do título brasileiro. Em 2021 teve mais tempo como titular, mas já não conseguiu ter o mesmo desempenho de outras temporadas. Perdeu espaço totalmente em 2022 com o técnico Paulo Sousa, atuando em poucas partidas no ano mesmo após a saída do português. Se despediu do clube no jogo da última rodada do Brasileiro, sem dúvidas como um dos grandes goleiros da história do Flamengo.