פריצתו הגדולה כשחקן קולנוע החלה בגיל 19, כשגילם את דמותו של נער הלוקה בפיגור שכלי בסרט “מה עובר על גילברט” (1993), לצדו של ג’וני דפ.
ב-1997 גילם את דמותו של ג’ק דוסון בדרמת האסונות של ג’יימס קמרון “טיטניק”, לצד קייט וינסלט. הסרט זכה להצלחה עצומה ברחבי העולם, ול-11 פרסי אוסקר, והביא לדיקפריו תהילה עולמית.
לאורך השנים היה מועמד לפרסים רבים, וזכה בחלקם. דיקפריו היה מועמד שש פעמים לפרס האוסקר; על הופעתו בסרט: “מה עובר על גילברט” (1993) ועל כיכובו בסרטים: “הטייס” ו”לגעת ביהלום”, וכן על הפקה ומשחק בסרט “הזאב מוול סטריט”. לבסוף הוא זכה בפרס האוסקר לשחקן הטוב ביותר לשנת 2015 על תפקידו בסרט “האיש שנולד מחדש”.