5歲時，萊昂納多迎來他的電視銀幕處女秀在教育片《游戲屋》中扮演一個角色。14歲時，他出現在他的第一部商業廣告之中，那是為火柴盒汽車所做的廣告。此后，他成了包括燕麥片、玩具乃至泡泡糖在內的所有兒童商品都做了廣告代言人。15歲時，他參加了日間肥皂劇《圣芭芭拉》的演出，扮演一個酗酒少年。之后，他又在劇集《父母之道》中他再次挑戰“問題少年”角色 ?。

　　1990年，16歲的他參加了電視劇《成長的煩惱》的拍攝，在片中扮演一個無家可歸的少年路克。1991年，他接連拍攝了《魔精Ⅲ》、《外星追逐令》，1992年拍攝了《帶毒的常春藤》 ?。

　　1993年，萊昂納多參加了《不如重新開始》的拍攝，和羅伯特·德尼羅搭檔，在片中飾演一位受繼父虐待、內心無比壓抑、痛苦的少年形象，他的演技受到公眾和媒體的關注。同年，他還出演了《不一樣的天空》中的弱智兒亞尼，并獲得了1994年奧斯卡最佳男配角獎的提名 ?。

　　1995年，萊昂納多在《籃球日記》中塑造了一個個性鮮明的吸毒作家形象。他因此獲得金球獎提名 ?，并被譽為“瑞凡·菲尼克斯的繼承人“。同年，他又與金·哈克曼和莎朗·斯通合作出演西部片《致命快感》。之后，他又相繼拍攝了《全蝕狂愛》和《馬文的房間》。

　　1996年，在現代激情版《羅密歐與朱麗葉》中，他又塑造了一個嶄新的“羅密歐”的形象。萊昂納多也因此片而榮膺柏林電影節最佳男主角獎 ?。

　　1997年，萊昂納多主演了《泰坦尼克號》。影片獲11項奧斯卡大獎，打破了美國和世界各地的票房記錄。萊昂納多也因在此片中的表演而成了“世紀末的票房炸彈”。

　　2000年，萊昂納多在電影《海灘》中飾演一個酷愛暢游網絡世界尋找刺激的美國年輕人。

　　2002年，萊昂納多出演了史蒂文斯皮爾伯格導演的《逍遙法外》和馬丁西科塞斯導演的《紐約黑幫》 ?，前者得到3.5億美元票房，萊昂納多的表現被提名金球獎男主角。得到權威影評人羅杰·埃伯特等廣泛贊賞。

　　2004年，和馬丁西科塞斯合作的《飛行家》為萊昂迎來一個金球影帝 ?。

　　2006年，《無間道風云》和《血鉆》給他帶來了一個金球獎最佳男主角的雙提名，他也是歷史上首個獲得最佳男主角雙提名的演員，同時在次年奧斯卡上憑借與詹妮弗·康納利合作的《血鉆》獲得最佳男主角提名 ?。

　　2007年上映的記錄片《第11小時》是一部萊昂納多獨立制作的電影，除了導演是另請的之外幾乎全程包辦 ?。

　　2008年，萊昂納多有《謊言之軀》和《革命之路》兩部影片上映，在《革命之路》中，他和《泰坦尼克號》里的拍檔凱特·溫斯萊特再度攜手 ?。

　　2010年的《禁閉島》是萊昂納多和馬丁·西科塞斯的第四次合作。同年他與克里斯托弗·諾蘭合作了《盜夢空間》 ?。影片于7月16日在北美正式上映后連續三周蟬聯北美票房冠軍。

　　2011年福布斯發布好萊塢最具票房號召力明星排名，萊昂納多憑借7000萬美元的收入榮登榜首 ?。同年，萊昂納多拍攝的《胡佛》在11月上映，本片由克林特·伊斯特伍德執導 ?。

　　2013年5月10日，他主演的《了不起的蓋茨比》在美國公映 ?。而他與馬丁斯科塞斯導演第五次合作的《華爾街之狼》于12月25日于北美上映 ?。

　　2014年1月，他憑借《華爾街之狼》中的表演獲得了金球獎最佳男主角獎和奧斯卡金像獎最佳男主角的提名 ?。2014年他參與制作了講述偷獵事件的紀錄片《維龍加》，獲得了第87屆奧斯卡最佳紀錄長片的提名 ?。

　　2015年12月25日，萊昂納多主演的《荒野獵人》點映。該片由亞利桑德羅·岡薩雷斯·伊納里圖執導，萊昂納多繼《盜夢空間》后再度和湯姆·哈迪合作 ?；同年，萊昂納多·迪卡普里奧宣布將和馬丁·斯科塞斯六度攜手，出演短片《選角風云》，該片講述了一個充滿戲劇性的故事，德尼羅和萊昂納多為競爭演出大導演馬丁的新角色而煞費苦心 ?。

　　2016年1月8日，《荒野獵人》在北美大規模上映 ?，萊昂納多憑借此片在第88屆奧斯卡金像獎獲得最佳男演員獎 ?。

　　2016年3月20日，萊昂納多·迪卡普里奧現身北京，為其出演的電影《荒野獵人》造勢。他現場不僅用中文說“我愛中國”、還書法寫下“小李(中國粉絲對其昵稱)”二字。 ?