[12] Sus entrenadores han sido Juan Ignacio Chela, con quien terminó su vínculo de siete años en 2023, y Leonardo Olguín.[13] En 2010 Disputó su primer torneo profesional en el F5 de Argentina perdiendo en primera ronda contra su compatriota Juan Vázquez Valenzuela.Derrotaron en la final a la pareja brasilera formada por Rogério Dutra da Silva y André Ghem.El día anterior había festejado al vencer en la final de dobles junto a su compatriota Horacio Zeballos.Este es el segundo título en challengers en individuales para el porteño tras el conseguido en Buenos Aires, en octubre de 2012, y el tercero que suma en dobles en la misma categoría.[15] En las ATP Challenger Tour Finals, ganó a João Souza, Simone Bolelli y Guilherme Clezar para reclamar el título.Luego participó en el Abierto de Australia donde jugó contra el cañonero sudafricano y 16 del mundo Kevin Anderson en cuatro sets en un duro partido por 7-6, 7-5, 5-7, 6-4.[18] En cuartos de final, derrotó a Santiago Giraldo tras levantar un "rosco" (0-6) y ganar los dos siguientes sets por doble 6-2.[21] En la segunda ronda, se enfrenta al cabeza de serie número 13 y ex semifinalista del torneo, Gaël Monfils.[22] Meses después en septiembre jugó las Semifinales de la Copa Davis contra Bélgica jugó un punto el cuarto y lo perdió en sets corridos contra David Goffin[23] finalmente los belgas ganarían por 3 a 2 luego que Steve Darcis ganará el último punto.Derrota en la primera ronda a Facundo Bagnis por 6-1 y 6-4, luego se deshace de principal favorito Bernard Tomic por doble 6-2.Ganó su primera final en el circuito principal al imponerse a Grigor Dimitrov, cabeza de serie número 2 del torneo.El argentino logra sacar su mejor versión en la ronda final, Dimitrov luego se recupera mentalmente y termina con 5-0, 40 iguales al romper una tercera raqueta que le otorgará un juego de penalización (tras haber roto dos antes) y le daría a Schwartzman su primer título en el circuito.Fue en Sports Lab, un centro de alto rendimiento que funciona en Parque Norte; allí se empezó a gestar el crecimiento atlético para la temporada entrante.[29] En el primer Grand Slam del año, el Abierto de Australia llegó hasta la segunda ronda cayendo ante Steve Darcis en cuatro sets.[32] Al igual que en el año anterior, Diego logró sus primeras buenas actuaciones en la temporada sobre la gira de tierra batida europea en abril.Finalmente en Roland Garros comienza ganando un duro partido por 0-6, 6-4, 6-2, (3)6-7 y 9-7[37] ante el perdedor afortunado Andréi Rubliov en la primera ronda y en la segunda ronda vence al italiano Stefano Napolitano más fácilmente por 6-3, 7-5, 6-2 para llegar a la tercera ronda de un Grand Slam por primera vez; en tercera ronda se enfrenta al campeón defensor Novak Djokovic (N°2 del mundo), a pesar de estar 2 sets a 1 arriba terminó sucumbiendo en los últimos dos tras el gran desgaste físico en los 3 primeros sets y cae por 7-5, 3-6, 6-3, 1-6 y 1-6,[38] quedando a punto de dar el batacazo del torneo.Finalmente, logró su primer triunfo sobre un jugador entre los 10 primeros, y luego, solo dos semanas después, acumuló su segunda victoria frente a un Top 10.A pesar de entrar en el partido con un récord de 0-3 cabeza a cabeza, 0-7 en sets, Schwartzman tomó el segundo set por 7-4 en la muerte súbita (Nadal ganó el primero 6-3), luego el balear ganaría los dos segundos sets restantes por doble 6-3 en tres horas y 51 minutos logrando su mejor actuación en Melbourne.[62] Ganó el título más importante de su carrera contra Fernando Verdasco por un contundente 6-2, 6-3 cerrando una semana exitosa.[63] Ganando su primer ATP 500 sin ceder sets durante el torneo, tras esto alcanzó su ranking más alto hasta entonces, el número 18.[76] En el segundo Grand Slam del año en Roland Garros fue cabeza de serie 11 a finales de mayo, clasificó a cuarta ronda sin ceder sets tras vencer a Calvin Hemery (6-1, 6-3, 6-1), Adam Pavlásek (6-1, 6-3, 6-1)[77] y Borna Ćorić (7-5, 6-3, 6-3) en sets corridos, en octavos de final se enfrentó al 7.º mundial Kevin Anderson ganando por 1-6, 2-6, 7-5, 7-6(0), 6-2[78] remontando por primera vez en su carrera un encuentro en el que iba 2 sets abajo en casi 4 horas, en un partido en el que su oponente sirvió para partido en el tercer y cuarto set, además logrando su segundo cuartos de final en un Grand Slam.[80] Cabe remarcar que el 11 de junio alcanzó el puesto 11.º del ranking atp, la mejor posición hasta ese momento.[82] En julio, fue derrotado en el ATP 500 de Hamburgo por el correntino Leonardo Mayer quien se impuso por 6-3, 4-6, 6-3 y avanzó a las semifinales del torneo.En un año con un contexto extremadamente difícil, Diego hace gala de su esfuerzo y coraje logrando resultados que son un hito en su carrera, como la semifinal en Roland Garros y llegar al 8.º puesto del ranking, convirtiéndose en un jugador que alcanzó el tan ansiado top ten.
Schwartzman en 2017 tendría una de sus mejores temporadas de su carrera llegando a dos finales ATP, alcanzando cuartos de final en el US Open, dos cuartos de final en
Masters 1000
y terminando el año en el puesto 25