Tras formarse en las filas inferiores del Atalanta B. C. desde los trece años, finalmente en 2019 ascendió al primer club, haciendo su debut el 27 de octubre en un encuentro de la Serie A contra el Udinese Calcio tras sustituir a Josip Iličić en el minuto 77, finalizando el encuentro con un resultado de 7-1 a favor del conjunto bergamasco, siendo Diallo el artífice del séptimo gol tras una asistencia de Marten de Roon.

[3]​ El 7 de enero firmó con el conjunto inglés un contrato hasta junio de 2025 una vez superado el reconocimiento médico y haber obtenido el permiso de trabajo.

[5]​ En esa misma competición anotó su primer gol en la ida de los octavos de final ante el A. C.

[6]​ Para el segundo tramo de la campaña 2021-22, el equipo mancuniano lo cedió al Rangers F. C.[7]​ La siguiente volvió a ser prestado, siendo el Sunderland A. F. C. su destino.

[8]​ El 16 de enero de 2025, ya jugando para el Manchester United, marcaría su primer hat-trick en un partido correspondiente a la fecha 21 de la Premier League ante Southampton.