Nacque ad Antiochia e venne educato in questa città. Fu uno degli alunni di Silvano e di Eusebio di Emesa. Divenne capo di una comunità monastica vicino ad Antiochia. Come maestro della scuola di questa città, difese il simbolo Niceno ed ebbe come alunni Giovanni Crisostomo e Teodoro di Mopsuestia. Si oppose validamente al progetto di Giuliano di operare una restaurazione del paganesimo e questi lo denigrò duramente. Valente, il successore di Giuliano, lo esiliò nel 372 in Armenia. Alla morte dell'imperatore, Diodoro tornò ad Antiochia essendo stato nominato vescovo di Tarso e Cilicia nel 378. Partecipò al concilio di Costantinopoli nel 381. Morì verso il 394. Nel 438 Cirillo di Alessandria lo accusò come responsabile dell'eresia di Nestorio e ciò provocò la condanna per eresia un secolo dopo la sua morte, nel sinodo di Costantinopoli del 499.
OPERE
Sembra che Diodoro abbia scritto una sessantina di trattati, ma soltanto pochi frammenti sono giunti fino a noi, molto probabilmente perché i suoi avversari in campo teologico distrussero le sue opere. La perdita risulta grave specialmente per ciò che riguarda i suoi commenti biblici, poiché Diodoro seguiva un metodo esegetico di tipo storico e grammaticale.