Casa-se em 1981 na Catedral de St. Paul, aos 20 anos, com o príncipe Charles, herdeiro do trono britânico, numa cerimônia transmitida pela TV a milhões de pessoas em vários países. Tem dois filhos: o príncipe William, segundo na linha sucessória, nascido em 1982, e o príncipe Henry (mais conhecido como Harry), nascido em 1984. Dedica-se à vida social e a projetos de caridade.
Carismática, é adorada pela população do Reino Unido. Em 1992 separa-se do príncipe Charles, oficializando o divórcio quatro anos depois. Em 1997 visita países em guerra em apoio à Campanha Internacional pela Proibição de Minas Terrestres (ICBL), que ganha o Prêmio Nobel da Paz no mesmo ano. Morre em Paris em um acidente de carro com o namorado, o milionário egípcio Dodi al-Fayed.
O carro em que viajavam se choca a quase 200 quilômetros por hora com a pilastra de um túnel, ao tentar despistar um grupo de fotógrafos que o perseguia de motocicleta. Exames comprovam que o motorista, Henri Paul, estava alcoolizado e sob efeito de antidepressivos e tranquilizantes. Há suspeitas de uma conspiração para matar Diana e Dodi, mas a polícia francesa não as confirma.