1993年在经过了十二次试镜后，终于在吉姆·凯瑞的影片中谋得了一个小角色——这就是卡梅隆的电影处女作《变相怪杰》   。卡梅隆的下一部影片是《魔鬼帝国》。

1996年，在《爱上明尼苏达》中，卡梅隆·迪亚茨与基努·里维斯演对手戏。在下一部《爱是唯一》中，她饰演一个与兄弟俩上床的女人。接下来的《浮出水面》同样是独立制片     。

1997年，卡梅隆重返了主流商业片，这就是1997年的《我最好朋友的婚礼》。片中，她与朱莉娅·罗伯茨争夺一个心爱的男人，扮演一个傻呼呼的，天真的未婚妻，她也因此获得“轰动影片娱乐大奖”最佳女演员及“金卫星奖”最佳喜剧女演员提名。此后，卡梅隆又与导演丹尼·博伊尔及伊万·麦克格雷格合作《标心者》也得到好评，并得到MTV电影奖最佳表演奖的提名   。

在1998年，卡梅隆·迪亚茨主演了法拉利兄弟的《我为玛丽狂》，这是她第一部独挑大梁的影片。而接下来的《坏东西》中，卡梅隆又摇身一变，成为一个为结婚而不择手段的新娘，这又是一部黑色独立影片。同样还有与约翰尼·德普的《赌城风情画》，她在其中扮演一个金发碧眼的电视台女记者     。

1999年，除了《Man Woman Film》外，《挑战星期天》是与导演奥利弗·斯通合作，饰演了一个球队女老板   。接下来的《傀儡人生》中，出演一个头发乱蓬蓬的家庭主妇     。

2000年，卡梅隆除了参加一部独立制片《望穿伊人》和一部电视记录片《查理的天使》的拍摄   。

之后，卡梅隆参演了导演马丁·斯科塞斯的《纽约黑帮》。此外与汤姆·克鲁斯合作的《香草的天空》也在年底上映，她凭借该片获得当年金球奖最佳女配角的提名。还有暑假的动画《怪物史莱克》是卡梅隆第一次为动画片配音。2008年，卡梅隆主演了喜剧爱情片《赌城无记事》   。《霹雳娇娃》2000年和2003年开拍过电影版，三位娇娃分别由卡梅隆·迪亚茨、德鲁·巴里摩尔和刘玉玲主演   。

2010年，卡梅隆与汤姆·克鲁斯合演了《危情谍战》   。