Diane Keaton (sünnipäraselt Diane Hall; sündinud 5. jaanuaril 1946 Los Angeleses) on Ameerika Ühendriikide filminäitleja, -režissöör, produtsent ja stsenarist.
Tema esimeseks suuremaks filmirolliks oli Kay Adams-Corleone roll filmis "The Godfather" ("Ristiisa", 1972). Seejärel algas tema koostöö Woody Alleniga ning ka komöödianäitlejana. Nii mängis ta kaasa Alleni filmides "Play It Again, Sam" ("Mängi seda veel, Sam", 1972, režissöör Herbert Ross), "Sleeper" ("Unimüts", 1973) ja "Love and Death" ("Armastus ja surm", 1975). Oma neljanda Alleni lavastajakäe all valminud filmiga "Annie Hall" (1977) sai ta Oscari parima näisnäitleja kategoorias. Hiljem on ta pälvinud veel kolm Oscari nominatsiooni, seda filmide "Reds" ("Punased", 1981), "Marvin's Room" ("Marvini tuba", 1996) ja "Something's Gotta Give" ("Parem hilja, kui mitte kunagi", 2003) eest.
2017. aastal pälvis ta Ameerika Filmiinstituudi elutöö auhinna.