Nació el 8 de diciembre de 1886 con su gemelo Carlos María en Guanajuato.
Hijo de Diego Rivera y María del Pilar Barrientos. Un año y medio después de nacido, murió su hermano, mientras él padecía raquitismo.
En 1892 se traslado a la Ciudad de México con su familia.
Estudio en la academia de San Carlos y en el taller del grabador José Guadalupe Posada, cuya influencia fue decisiva. En la Academia de 1896 a 1902, donde tomó clases con Santiago Rebull, Salomé Piña, Félix Parra, José María Velasco y Antonio Fabrés, la cual abandonó a los 16 años de edad debido -según sus propias palabras- a que el sistema de enseñanza de pintura sólo estaba dirigida a la reproducción fiel de los objetos. De 1907 a 1921 estudió pintura en Europa.
En 1921 regresó a México donde participó en el renacimiento de la pintura mural iniciado por otros artistas y patrocinado por el gobierno. En México su primer mural fue “La creación” (1922), destinado al anfiteatro Simón Bolívar de la Escuela Nacional Preparatoria. Ese mismo año, el pintor fue uno de los organizadores de la Unión de Trabajadores Técnicos y Plásticos. Rivera también fue uno de los fundadores del Partido Comunista Mexicano. Pintó grandes frescos, sobre la historia y la sociedad de su país en los techos y paredes de edificios públicos. De 1923 a 1926 realizó los muralesal fresco de la Secretaría de Educación en la ciudad de México, aunque su obra maestra es La tierra fecunda (1927) para la Escuela Nacional de Agricultura de Chapingo, donde representa el desarrollo biológico del hombre y su conquista de la naturaleza. Pintó murales en el Palacio de Cortés, en Cuernavaca (1930) y en la Secretaría de Salubridad.
La primer compañera y amante reconocida de Diego Rivera fue la artista emigrante rusa Angelina Belloff, con quien procreó un hijo que murió poco después. Tiempo más tarde nació su primera hija, Marika, producto de los amoríos que tuvo con la pintora rusa, Marievna Vorobiev-Stebelsca. La segunda esposa de Diego fue Guadalupe Marín, modelo de sus retratos y con quien se casó en la iglesia de San Miguel de la ciudad de Guadalajara. De esta relación nacieron dos niñas: Guadalupe y Ruth. Asimismo, otra de las musas de Diego fue Tina Moddotti, quien aparece en murales como “La tierra dormida“, “Germinación” y “Los frutos de la tierra“, entre otros. Mantuvieron una relación amorosa que perduró hasta 1927. El 21 de agosto de 1929, Diego Rivera se casó con Frida Kahlo, 24 años menor que él. Su relación fue muy abierta y extraña, pues ambos se autorizaron a tener relaciones sexuales fuera del matrimonio. En 1939 se divorciaron, pero se volvieron a casar después de un año y esta vez la relación perduró hasta la muerte de ella, en 1954.
Expuso y trabajó en Estados Unidos; su obra allí incluye un mural (1932-1933) para el Instituto de Bellas Artes de Detroit y un fresco, Hombre en la encrucijada (1933), encargado para el nuevo edificio de la RCA en el Rockefeller Center de Nueva York, y destruido poco después de su realización porque contenía, un retrato de Lenin. Un año más tarde, lo reprodujo para el Palacio de Bellas Artes de México. En 1935 terminó los frescos para la escalera monumental del Palacio Nacional de la ciudad de México, con su propia interpretación de la historia de su país. En la década de 1940 Diego Rivera pintó dos grandes murales en el Instituto Nacional de Cardiología(1944), y otro gran mural para el Hotel del Prado, Sueño de la Alameda (1947), de tema histórico-crítico.
Sus últimas obras las realizó en mosaico de piedras naturales, como las del Estadio de la ciudad universitaria de México o el del Teatro Insurgentes. Legó a México una importante colección de estatuillas de diversas culturas indígenas, que instaló en su casa museo, el Anahuacalli, en la ciudad de México.
El 29 de julio de 1955, casi un año después de la muerte de Frida Kahlo, Diego Rivera contrajo matrimonio por cuarta vez, con Emma Hurtado, quien era mucho más joven que él y amiga suya desde hacía 10 años. Ella permaneció a su lado hasta su muerte, ocurrida el 24 de noviembre de 1957 en la Ciudad de México.
