DiCaprio begon zijn acteercarrière als kind en kreeg later lovende kritieken voor zijn fijngevoelige acteerprestaties in What's Eating Gilbert Grape (1993), This Boy's Life (1993) en Romeo + Juliet (1996).
Op 21-jarige leeftijd kreeg hij wereldwijd grote bekendheid met de met meerdere Oscars® bekroonde film Titanic (1997) van Rolex Testimonee James Cameron, waarin hij in de rol van de romantische Jack Dawson miljoenen harten veroverde. Sindsdien heeft DiCaprio diverse fascinerende films gemaakt in samenwerking met mede-Testimonee en regisseur Martin Scorsese. Hij speelde onder meer een hoofdrol in The Aviator (2004), The Departed (2006), The Wolf of Wall Street (2013) en Killers of the Flower Moon (2023). Hij heeft ook samengewerkt met andere visionaire filmmakers zoals Christopher Nolan (Inception, 2010) en Quentin Tarantino (Django Unchained, 2012 en Once Upon a Time in Hollywood, 2019). DiCaprio staat bekend om zijn toewijding aan zijn beroep en hij heeft voor zijn acteerprestaties BAFTA's, Golden Globes en SAG Awards gewonnen. In 2016 won hij eindelijk de langgekoesterde Academy Award® voor Beste acteur in een hoofdrol in The Revenant (2015) van Alejandro González Iñárritu, een overlevingsverhaal waarin hij ijzige kou doorstond en onderkoeling riskeerde om zo waarheidsgetrouw mogelijk te acteren.
Buiten Hollywood zet DiCaprio zich in voor het klimaat en vraagt hij aandacht voor de noodzaak van milieubescherming. Op 24-jarige leeftijd stichtte hij zijn eerste milieuorganisatie. Meer recentelijk, in 2021, richtte hij Re:wild op, een organisatie die zich inzet voor de bescherming van de laatste wilde gebieden op aarde en de strijd aangaat tegen klimaatverandering. Hij heeft diverse documentaires geproduceerd, waaronder Before the Flood (2016) en Ice on Fire (2019), waarin hij de noodzaak van milieumaatregelen benadrukt.
Als Boodschapper van de Vrede van de Verenigde Naties gebruikt DiCaprio zijn platform om klimaatverandering aan te kaarten op internationale topconferenties en rechtstreeks milieuprojecten te steunen over de hele wereld. Zowel op het witte doek als daarbuiten wil DiCaprio altijd mensen inspireren en de wereld een beetje mooier maken. In 2025 werd hij Rolex Testimonee.