Ungdomskarriere

Diagne startet sin ungdomskarriere i 2010 for Brandizzo i Italia. Han scorte 27 mål på 30 kamper for klubben. I 2012 gikk han til A.C Bra, hvor han scorte 23 mål på 29 kamper i Serie D (Italia).

Juventus

I 2013 hentet Antonio Conte han til Juventus. Han fikk ingen kamper for Juventus, men ble i stede lånt ut til en rekke klubber.

AC Ajaccio (lån)

31. august 2013 ble han lånt ut til Ligue 2-klubben (nivå to i Frankrike) AC Ajaccio. Det ble et mislykket opphold uten at han spilte noen kamper, som varte i et halvt år, før han returnerte til Italia.

Lierse (lån)

6. januar 2014 ble han lånt ut til den belgiske klubben Lierse. Han debuterte med scoring i det 25. minutt, 31. januar mot Anderlecht i en kamp som endte med 2-0 seier. En uke senere, i sin andre kamp for klubben, scoret han hat-trick mot Mons. Diagne scoret til sammen 7 mål på 11 kamper under det halv år lange oppholdet i Lierse.

Al Shabab (lån)

27. juli 2014 ble Diagne lånt ut til den saudiarabiske klubben Al Shabab for 200 tusen euro. Han fikk sin debut mot Al Nassr FC 7. august 2014 i den saudiarabiske supercupen. Han kom inn som innbytter og spilte de siste 17 minuttene pluss ekstraomgangene av kampen, som endte med straffesparkkonkurranse der Diagne bommet på straffespark. Al Shabab vant likevel straffesparkkonkurranse 3-2. Det ble bare tre kamper på det halvt år lange oppholdet i Saudi Arabia.

KVC Wasterlo (lån)

5. januar 2015 signerte Diagne på lån ut resten av sesongen for den belgiske klubben KVC Wasterlo. Han scoret 3 mål på 11 kamper for klubben.

Újpest FC

15. august 2015 signerte han for Újpest FC i Ungarn, som spilte i den øverste serien i Ungarn. I oktober 2015 skapte han en mye omtalt kontrovers, da den 39 år gamle klubblegenden Péter Kabát ønsket å ta et straffespark som han skapte, men Diagne tok ballen under skjorten og tok straffesparket selv. Faktisk var verken Kabát eller Diagne, men Balázs Balogh som var utpekt til å ta den.

Han scoret 11 mål i de 10 første kampene der han scoret i hver av kampene. Det ble totalt 11 mål på 15 for klubben før det vekket interesse fra Kina.

Tianjin TEDA

5. feburar 2016 signerte han en to-årskontrakt med kinesiske Tianjin TEDA for en overgangssum på 1,6 millioner euro. Han fikk sin debut 12. mars 2016 mot Guangzhou City, da han kom inn som innbytter i det 62. minutt i en kamp som endte med 0-1 tap. Han scoret 9 mål på 27 ligakamper i debutsesongen 2016.

I påfølgende sesong slet han mer med spilletid. Han scoret bare 6 mål på 17 i 2017-sesongen. Til sammen ble det 16 mål på 44 kamper på to sesonger for Tianjin TEDA før turen gikk videre til Tyrkia.

Kasımpaşa

17. januar 2018 signerte Diagne på free transfer for Kasımpaşa. Diagne gjorde sin debut for Kasımpaşa to dager etter signeringen, da han kom inn som innbytter i det 85. minutt, og scoret vinnermålet (3-2) i en kamp mot Alanyaspor.

12. mai 2018 noterte han seg for sitt første hat-trick for klubben i en 3-1 seier mot Gençlerbirliği. Han scorte 12 mål på 17 kamper i hans første sesong for Kasımpaşa. Det skulle bare bli bedre i andre sesongen for Kasımpaşa. Han sto med 8 mål på de første 6 kampene, men det skulle ikke stoppe der. Etter halvspilt sesong sto han med 20 mål på de første 17 kampene. Dette gjorde han attraktiv for andre klubber som Galatasaray og Leeds United.

Galatasaray

Under overgangsvinduet i januar 2019 signerte han en tre og et halvtårskontrakt for Galatasaray som var på jakt etter en målscorer. Overgangssummen var på 12 millioner euro. Hans debut kom 10. februar 2019 mot Trabzonspor der han scoret åpningsmålet på straffespark i en kamp som endte med 3-1 seier. 6. april 2019 scoret han sitt første hat-trick for Galatasaray i en 3-0 seier mot Yeni Malatyaspor.

15. mai scoret Diagne et sent mål i den tyrkiske cupfinalen mot Akhisarspor. Kampen endte med 3-1 seier for Galatasaray. Han endte sesongen med seriegull for Galatasaray, og han tronet øverst på toppscorerlisten med 30 mål i 2018-19-sesongen.

Club Brugge (lån)

2. september 2019 gikk Diagne på lån til Club Brugge for resten av sesongen. Club Brugge betalte 1,2 millioner euro for å låne senegaleseren. Galatasaray havnet i samme som Club Brugge i Champions League denne sesongen, og Diagne spilte 17. minutter av oppgjøret uten å bemerke seg da de to lagene møttes i Belgia. Det ble et skuffende opphold med bare 4 mål på 9 kamper i 2019-20-sesongen.

Galatasaray

Etter oppholdet i Belgia spilte han første halvdel av 2020-21-sesongen for Galatasaray, før det ventet en ny låneavtale. Det ble 9 mål på 15 kamper for Diagne på en halv sesong.

West Bromwich (lån)

29. januar 2020 signerte han for Premier League-klubben West Bromwich som slet med å unngå nedrykk. West Bromwich som hadde Sam Allardyce som trener betalte en og en halv million euro for å låne Diagne ut sesongen. Han spilte 16 kamper og scoret 3 mål for klubben, men klarte ikke bidra til at West Bromwich berget plassen.

Galatasaray

Til 2021-21-sesongen var Diagne tilbake i Galatasaray igjen, og tok opp konkurransen om spissplassen på laget med Mostafa Mohamed, Halil Dervişoğlu og Ryan Babel. I tillegg til Bafétimbi Gomis som ble hentet til klubben i januar 2022.

Diagne hadde en vanskelig sesong med bare 2 scoringer på 14 ligakamper, totalt 4 mål på 22 kamper i alle turneringer.

Fatih Karagümrük

Etter to og en halv sesong i Galatasaray, hvor han scoret 26 mål på 61 kamper, signerte han 18. juli 2022 gratis for Fatih Karagümrük, som nylig hadde ansatt Andrea Pirlo som trener.

Sist oppdatert i juli 2022

I mars 2018 avslørte Diagne at han forlot den kinesiske klubben Tianjin TEDA til fordel for Kasımpaşa for å forbedre sjansene til å bli tatt ut for det senegalesiske landslaget, og muligheter for spill i VM 2018. Han ble utelatt i den senegalesiske VM-troppen etter å ha blitt oversett av trener Aliou Cisse.

Han fikk sin debut for A-landslaget 9. september 2018 hvor han kom inn som innbytter for Moussa Konaté i en kamp mot Madagascar i kvalifiseringen til Afrikamesterskapet 2019.