
Su carrera en el cine empezo a los 11 años, cuando actuo en el cortometraje "El último fin de año". El año siguiente participó en su primera telenovela El abuelo y yo al lado de Gael García Bernal. Alternó el cine y la televisión por el resto de la década y en el 2001 se hizo famoso con Gael la película "Y tu mamá también." En 2007 se estrenó la opera prima de Diego, un documental sobre Julio Cesar Chavez dirigido por Luna.
Su primer pelicula era El Mariachi (1993), que Rodriguez escribió, dirigió, fotografió, montó y grabó el sonido con solo 7,000 dólares. Fue despues de su primera largometraje cuando Columbia Pictures compró los derechos y firmó un contrato de dirección de dos años con Rodríguez. El Mariachi terminó ganando el famoso "Premio del Público a la Mejor Película Dramática" del Festival de Cine de Sundance, y también gano premios en los festivales de Berlín, Munich, y Edimburgo. En 2001, Robert Rodriguez creó una película de aventuras para toda la familia. Spy Kids fue aclamada por la crítica y obtuvo un enorme éxito de taquilla, con unos ingresos que superaron los 100 millones de dólares sólo en Estados Unidos.


En 1973, fundó la organización Nosotros, que enfocó en mejorando la representación de latinos en la industria de Hollywood. Escribió una autobiografía en 1980, Reflections: A Life in Two Worlds. Septiembre 2000, recibió un premio del “Lifetime Achievement Award” de Charo, una empresa para desarrollar la comunidad, para su carrera en Hollywood y todo lo que hizo para el progreso y ascenso de latinos en la industria del entretenimiento.