Dianne Wiest est née dans le Missouri, d’un père militaire à la « {{lang}} » et d'une mère prénommée Melissa (née Winstone). Elle a eu deux frères : Greg et Don Wiest. L'ambition originale de Wiest était d’être ballerine, mais elle commence à jouer au théâtre au lycée et change de voie. En 1969, elle sort diplômée de l'université du Maryland. Elle fait ses débuts au théâtre à Broadway en 1971 et joue dans de nombreuses pièces, essentiellement dans les {{nobr}} et 1980.
Elle fait ses débuts au cinéma en 1980, mais ne se fait un nom comme actrice qu'après avoir tourné dans plusieurs films de Woody Allen, à commencer par La Rose pourpre du Caire (1985). Elle remporte l'Oscar de la meilleure actrice dans un second rôle pour son interprétation dans Hannah et ses sœurs (1987) et à nouveau pour son rôle dans Coups de feu sur Broadway (1994). Elle joue aussi notamment dans {{lang}} (1987), Portrait craché d'une famille modèle (1989), Edward aux mains d'argent (1990), L'Homme qui murmurait à l'oreille des chevaux (1998) et Sam, je suis Sam (2001).
À la télévision, elle est présente dans la série New York, police judiciaire pendant les {{nobr}} et 12. Elle joue le rôle de Gina Toll, l'analyste de Paul Weston, dans En analyse en 2008 et 2009. Elle remporte pour ce rôle l'{{lang}} du meilleur second rôle féminin en 2008.
Elle a adopté deux filles, Emily (née en 1987) et Lily (née en 1991).