דיאן הייתה בתו של ז'אן דה פואטייה, רוזן סנט ואלייה שבחבל רון-אלפ בצרפת. ב-16 באפריל1515 נישאה ללואי דה ברזה, נכדו של שארל השביעי מלך צרפת, ששירת בחצרו של המלך פרנסואה הראשון. ב-23 ביולי1531 נפטר בעלה והיא נשבעה שלא להינשא עוד. בהיותה בת שלושים וחמש שנה הפכה למאהבתו של אנרי מאורליאן בן השש עשרה (אנרי השני מלך צרפת לעתיד שהיה נשוי לקטרינה דה מדיצ'י). ב-1538 ילדה לאנרי את דיאן, שהפכה לדוכסית מאנגולם, אך היו לה עוד שתי בנות מבעלה.
החל ב-1547, כאשר אנרי השני ירש את הכתר, הפכה דיאן דה פואטייה ליועצתו העיקרית של המלך, ולמעשה ניהלה את ענייני המדינה. היא כתבה עבורו מכתבים מדיניים וחתמה בשם המשותף "אנרי-דיאן". היו לה טעם טוב, נימוסים יפים, פיקחות והשכלה רחבה, והיא הייתה מאהבת שהקסימה את המלך בחן ובחוכמה. המלך שיתף אותה בהכנסות ממכירת משרות בשירות המדינה, ולמעשה כל המינויים היו תלויים באישורה. המלך העניק לה במתנה את ארמון שנונסו שבעמק הלואר. היא בנתה לעצמה טירה מפוארת בנחלה שירשה מבעלה בעיירה אנט שממערב לפריז, והזמינה לטירתה משוררים, פילוסופים, קרדינלים, דוכסים וגנרלים. טירה זו הפכה לביתו השני של המלך ולמקום מושבה של מועצת המדינה.
ב-1559, אחרי שהמלך אנרי השני נפצע בתחריות אבירים ומת מפצעיו, אשתו, קטרינה דה מדיצ'י, גירשה את דיאן מבית המלוכה. דיאן נהרגה ב-1566 כתוצאה מנפילה מעל סוסה. במהפכה הצרפתית חולל קברה ועצמותיה הושלכו לקבר משותף.
